Ein rotierender Neutronenstern im Krebsnebel sendet unerwartet energiereiche Gammastrahlen aus, berichtet nun ein internationales Forscherteam. Da gegenwärtige Modelle für diese Himmelskörper in Erklärungsnot geraten, müssen Theoretiker wohl über einen alternativen Entstehungsmechanismus nachdenken.
Die nahezu hundertköpfige Arbeitsgruppe wies am Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System, kurz Veritas, im südlichen Arizona über einen Zeitraum von vier Jahren gepulste Strahlung aus dem Krebsnebel nach, deren Energie zwischen 100 und 400 Gigaelektronenvolt liegt. Bisher lag der Rekord bei nur 25 Gigaelektronenvolt, berichten die Wissenschaftler, und so wäre man absolut überrascht über den jetzigen Fund. Da die hochenergetische Strahlung aber dieselbe Pulsfrequenz besitzt wie die seit Langem beobachtete Radio- und Röntgenstrahlung, sei man sich absolut sicher, dass es sich um dieselbe Quelle handelt.
Der Krebsnebel | Aufnahmen des Krebsnebels im sichtbaren Licht (rot) sowie im Röntgenbereich (blau) sind hier überlagert dargestellt. Inmitten der Gas- und Staubwolken lässt sich der Pulsar erkennen.
Das unerwartete Resultat wirft viele Fragen über den Mechanismus auf, durch den die auf der Erde beobachtete Strahlung um den Pulsar erzeugt wird. Einige Modelle gehen bisher davon aus, dass elektromagnetische Kräfte – erzeugt durch das schnell rotierende Magnetfeld des Neutronensterns – geladene Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Werden diese Partikel dann im Magnetfeld des Pulsars abgelenkt, entsteht über einen breiten Wellenlängenbereich so genannte Synchrotronstrahlung. Das Emissionsspektrum sollte demzufolge allerdings oberhalb von rund zehn Gigaelektronenvolt schnell abfallen. "Die Veritas-Ergebnisse haben gezeigt, dass ein anderer Mechanismus am Werk sein muss", meint Nepomuk Otte von der University of California in Santa Cruz, der an den Messungen beteiligt war.
Für möglich hält das Team zum Beispiel die Energieübertragung von geladenen Teilchen auf Photonen, den so genannten inversen Comptoneffekt. "Auch wenn dieses Szenario im Moment wahrscheinlicher erscheint, kennen wir bisher noch keine Details", so Otte. Vielleicht dominiere dieser Prozess auch nur bei sehr energiereicher Strahlung, während niederenergetische Gammastrahlen weiterhin in Synchrotronquellen produziert werden.
Im Zentrum von M1 | Der Krebsnebel ist der Überrest eines Sterns, der am 4. Juli 1054 als Supernova explodierte. In dieser Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble ist seine innere Struktur abgebildet. Die verschiedenen Farben zeigen die verschiedenen chemischen Elemente in der expandierenden Gaswolke, zum Beispiel Wasserstoff (orange), Stickstoff (rot), Schwefel (rosa) und Sauerstoff (grün). Der Pulsar ist der untere der beiden nur mäßig hellen Sterne nahe der Bildmitte.
Ebenso unklar ist, in welcher Region um den Pulsar die geladenen Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die außergewöhnlich energiereichen Gammastrahlen entstehen wahrscheinlich mehr als zehn Sternradien vom Pulsar entfernt, vermutet die Veritas-Gruppe. Um die Liste der möglichen Szenarien weiter eingrenzen zu können, wollen die Wissenschaftler das Spektrum der Gammaquanten in Zukunft noch besser vermessen.
Der Pulsar im Zentrum des rund 6000 Lichtjahre von uns entfernten Krebsnebels ist der Überrest einer Sternexplosion, die auf der Erde im Jahr 1054 zu beobachten war. Etwa 30-mal pro Sekunde dreht sich der Neutronenstern samt seines starken Magnetfelds um seine eigene Achse, während er einen stark gebündelten Strahl aussendet, der auch über unseren Planeten streift – ähnlich dem Licht eines Leuchtturms. Die scheinbaren Strahlungspulse decken das gesamte Spektrum von Radio- bis hin zu Gammawellenlängen ab. (mp)
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