Unter den verschiedenen Himmelskörpern, die es im Universum gibt, sind einige Himmelskörper in ihrer Form und ihren Eigenschaften zu speziell. Unter diesen Himmelskörpern finden wir den Pulsar. Viele Leute wissen es nicht Was ist ein Pulsar? noch welche Relevanz es hat. Als allgemeine und einfache Definition ist ein Pulsar ein extrem dichter und stark magnetisierter Neutronenstern, der bei seiner Rotation um seine Achse elektromagnetische Strahlung in regelmäßigen Impulsen aussendet.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was ein Pulsar ist, wie er entsteht, welche Eigenschaften er hat und welche Bedeutung er hat.
Was ist ein Pulsar?
Ein Pulsar ist eine Art äußerst kompaktes und energiereiches astronomisches Objekt, das als Neutronenstern bekannt ist. Neutronensterne sind extrem dichte Überreste, die bei der Explosion einer Supernova in massereichen Sternen entstehen. Ein bestimmter Pulsar ist beobachtbar, wenn seine Rotationsachse in Richtung Erde zeigt und er periodisch Strahlung aussendet.
Das charakteristischste Merkmal eines Pulsars ist seine Fähigkeit, regelmäßige Impulse elektromagnetischer Strahlung auszusenden, die von Radiowellen bis hin zu Gammastrahlen reichen. Diese Impulse werden durch den schnell rotierenden Neutronenstern und seine starken Magnetfelder verursacht. Während sich der Pulsar dreht, werden seine Strahlungsemissionen in regelmäßigen Abständen erfasst und erzeugen ein Signal, das am Himmel zu „pulsieren“ scheint.
Die Rotation eines Pulsars kann unglaublich schnell sein und die Zeitspanne kann zwischen Bruchteilen einer Sekunde und mehreren Sekunden liegen. Diese schnelle Rotation führt auch zu extrem starken Magnetfeldern, die Milliarden Mal stärker sind als die Magnetfelder der Erde. Diese intensiven Magnetfelder können die Strahlungsemission und die Bildung von Winden aus hochenergetischen Teilchen um den Pulsar herum beeinflussen. Mehr zu den Phänomenen im Weltraum erfahren Sie im Artikel über die Supervulkane der Welt.
Wie sie gebildet werden
Pulsare entstehen, wenn ein massereicher Stern (mindestens dreimal so groß wie die Masse der Sonne) seinen Kernbrennstoff aufgebraucht hat und als Supernova explodiert. Bei der Explosion kollabiert der Kern des Sterns unter der Schwerkraft und wird zu einer Kugel mit mehreren Kilometern Durchmesser zusammengedrückt. Dadurch wird der Stern extrem dicht, etwa so dicht wie die Masse der Sonne, aber komprimiert, bis es zu einem Objekt von der Größe einer Stadt wird.
Aufgrund der Drehimpulserhaltung beginnt sich der Neutronenstern schnell zu drehen (in manchen Fällen hunderte Male pro Sekunde). Wenn ein Stern ein starkes Magnetfeld hat, wird die im Feld gespeicherte magnetische Energie in elektromagnetische Strahlung umgewandelt, die bei der Rotation des Sterns als Lichtimpulse ausgesendet wird.
Pulsare weisen mehrere bemerkenswerte Merkmale auf. Wir können im ersten Teil sagen, dass sie Strahlung sehr kurzer Wellenlänge aussenden, wie z Röntgen- und Gammastrahlen sowie der Radiobereich des elektromagnetischen Spektrums. Zweitens sind die Impulse äußerst regelmäßig und präzise, mit einer Periodizität, die mit großer Präzision gemessen werden kann. Schließlich haben Pulsare sehr starke Magnetfelder, möglicherweise millionenfach stärker als das Erdmagnetfeld.
Entdeckung
Laut dem Wissenschaftsmagazin National Geographic Pulsare wurden Ende der 1960er Jahre entdeckt, 1967 von einer Doktorandin namens Jocelyn Bell und ihrem Berater Antony Hewish am Mullard Shield Radio Astronomy Observatory in der Nähe von Cambridge. Die Wahrheit war, dass sie auf eine Funksignalquelle stießen, die jede Nacht während der Geschäftszeiten wiederholt wurde. Sie kamen vom selben Ort am Himmel und dachten, sie würden zum ersten Mal Kontakt mit Außerirdischen aufnehmen.
Pulsare sind nicht nur einzigartige und sehr interessante Objekte, sondern auch dichte, stark magnetisierte Neutronensterne, die während ihrer Rotation Strahlung in regelmäßigen Impulsen aussenden. Sie entstehen durch den Kollaps massereicher Sterne zu Supernovas und sind für die Erforschung grundlegender physikalischer Phänomene wie der allgemeinen Relativitätstheorie und der Physik dichter Materie von Nutzen. Weitere Informationen zum Zusammenhang astrophysikalischer Phänomene finden Sie im Artikel über Der Asteroid Kepler und seine Auswirkungen auf die moderne Astronomie.
Bedeutung eines Pulsars
Wie wir bereits gesehen haben, liefern Pulsare nicht nur wertvolle Informationen über die extreme Physik im Universum, sondern spielen auch in mehreren Bereichen der astronomischen Forschung eine entscheidende Rolle. Zu den Bereichen, in denen Pulsare wichtig sind, gehören:
- Generelle Relativität: Pulsare können verwendet werden, um die Auswirkungen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu untersuchen, beispielsweise die Krümmung der Raumzeit um massive Objekte. Präzise Messungen der Ankunftszeiten der Impulse beim Durchgang durch das Gravitationsfeld eines anderen Sterns oder eines massereichen Objekts ermöglichen es uns, die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu überprüfen.
- extreme Angelegenheit: Pulsare sind natürliche Laboratorien zur Erforschung von Materie unter extremen Bedingungen. Die unglaubliche Dichte und der starke Druck in einem Neutronenstern liefern Informationen über Materie in Zuständen, die wir in terrestrischen Labors nicht nachbilden können. Dazu gehören die innere Struktur von Neutronensternen und die Eigenschaften ultradichter Materie.
- Räumliche Navigation: Pulsare werden in der hochpräzisen Weltraumnavigation eingesetzt. Pulsarsignale von Pulsaren können von entfernten Raumsonden erfasst werden und werden als kosmische „Leuchtfeuer“ verwendet, um die Position eines Raumfahrzeugs im Weltraum genau zu berechnen.
- Kosmologie: Pulsare sind auch in der Kosmologie nützlich. Sie können zur Untersuchung des interstellaren Mediums und zur Kartierung der Materieverteilung in unserer Galaxie verwendet werden. Dies könnte Aufschluss über den Aufbau und die Entwicklung der Milchstraße geben. Darüber hinaus kann Ihre Studie eine Perspektive bieten auf wie der Klimawandel bekämpft werden kann.
- Nachweis von Gravitationswellen: Einige Pulsare, sogenannte Millisekundenpulsare, weisen eine außergewöhnlich hohe Pulsarstabilität auf. Diese können als präzise kosmische Uhren in Experimenten zum Nachweis von Gravitationswellen eingesetzt werden und dabei helfen, die Existenz dieser Wellen zu bestätigen und astrophysikalische Phänomene wie die Verschmelzung von Schwarzen Löchern zu untersuchen.
- Sternentwicklung: Die Untersuchung von Pulsaren und ihrer Beziehung zu Supernova-Explosionen liefert uns wertvolle Informationen über die Entwicklung und den Lebenszyklus massereicher Sterne. Dies wiederum hilft uns, besser zu verstehen, wie die verschiedenen Sternenarten im Universum entstehen und sich entwickeln.
Wie Sie sehen, sind Pulsare für Astronomen wichtig, da sie wertvolle Informationen über die extremen Eigenschaften von Materie, die Wechselwirkungen starker Magnetfelder und die Dynamik von Neutronensternen liefern. Ich hoffe, diese Informationen helfen Ihnen dabei, mehr darüber zu erfahren, was ein Pulsar ist und welche Bedeutung er hat.