Seltenes Phänomen

Neu entdeckter Doppelstern strahlt im Gamma-Bereich

(Bild: NASA)

Doppelstern-Systeme gibt es häufig in unserer Galaxie - aber nur ganz selten leuchten diese im Gammastrahlen-Bereich. Ein internationales Forscherteam, darunter Astroteilchenphysiker der Universität Innsbruck, hat nun mithilfe des NASA-Weltraumteleskops "Fermi" (Bild) einen neuen Sternenzwilling entdeckt, der diese Strahlung produziert. Über ihre Entdeckung berichten die Forscher im Wissenschaftsmagazin "Science".

Es muss schon ein sehr ungleiches Paar einander umkreisen, damit hochenergetische Gammastrahlung produziert wird: Konkret bestehen die bisher gefundenen sechs gammastrahlenden Binärsysteme aus einem massereichen Stern und einem Neutronenstern bzw. einem Schwarzen Loch.

Es gebe mehrere Hypothesen, wie solche Systeme entstehen, so Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Uni Innsbruck, etwa aus einem Doppelstern-System zweier massereicher Sterne, wobei einer der Partner zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch kollabiert ist. Weitaus unwahrscheinlicher, jedoch nicht auszuschließen sei, dass der Partner vom massereicheren Objekt quasi eingefangen wurde.

Schockfronten führen zu extrem hohen Energien
Die hochenergetische Gammastrahlung komme durch die Wechselwirkung von Teilchen aus beiden Partnersternen zustande, erklärt Anita Reimer vom Institut für Theoretische Physik der Uni Innsbruck, die ebenfalls an dem nun publizierten Projekt beteiligt war. Man nimmt an, dass niederenergetische Photonen aus dem Strahlungsfeld des massiven Sterns auf hochenergetische Elektronen aus der Umgebung des Neutronensterns bzw. Schwarzen Lochs treffen.

"Die dabei entstehenden Schockfronten und Turbulenzen ermöglichen Teilchenbeschleunigung bis zu extrem hohen Energien, eben im Gammastrahlenbereich", so die Wissenschaftlerin. Verändert sich der Abstand der beiden Objekte bei ihrem Umlauf, verändern sich auch die Bedingungen für die Teilchenbeschleunigung - und damit das beobachtete Signal im Gammastrahlenbereich.

Umlaufperiode erstmals via Gammadaten bestimmt
Eines der wichtigsten Identifikationsmerkmale für solche Doppelstern-Systeme ist ihre Umlaufperiode. Bei den bisher entdeckten gammastrahlenden Doppelsternen war diese Umlaufzeit bereits aus den Messungen in anderen Wellenlängenbereichen, etwa Radio-, Optischer- bzw. Röntgenbereich, bekannt und konnte mit den Gammastrahlensignalen verglichen werden.

Bei dem nun entdeckten Doppelstern, von den Wissenschaftlern "1FGL J1018.6-5856" genannt, gelang es erstmals "allein aus den Gammadaten die Umlaufperiode zu bestimmen", so Reimer. In anschließenden Nachbeobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen wurden diese Daten bestätigt.

Jedes Gammastrahlen-System verhält sich anders
Obwohl erst so wenige derartige Objekte gefunden wurden, verhalten sich diese alle anders. "Wir können keine Klasse daraus basteln, von der wir genau wissen, wie sie sich verhält", so Reimer. So sind etwa die Umlaufperioden der rund ein Dutzend bisher bekannten gammastrahlenden Doppelsterne völlig verschieden und reichen von etwa vier Tagen bis zu vier Jahren.

Die Beobachtung von Gammastrahlen ist ein noch relativ junger Zweig in der Astronomie. Sie erlaubt Einblicke in neue Phänomene im Universum, etwa gewaltigen Explosionen, Kollisionen von Sternen oder das Verschwinden von Materie in Schwarzen Löchern.