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Jüngster Weißer Zwerg an einem Millisekundenpulsar entdeckt
Kosmischer Sonderfall: Im Kugelsternhaufen NGC 362 ist ein ungewöhnlich junger Weißer Zwerg als Begleiter eines rasend schnell rotierenden Neutronensterns identifiziert worden. Die Sternenleiche hat ihre eigentliche Abkühlungsphase noch nicht erreicht, obwohl der Materietransfer an den Pulsar vor Hunderten Millionen Jahren endete. Auffällige UV-Messwerte könnten zudem auf Material in ihrer unmittelbaren Umgebung hindeuten.
Bologna (Italien). Millisekundenpulsare sind Neutronensterne, die sich bis zu Hunderte Male pro Sekunde um die eigene Achse drehen. Dieses hohe Tempo erhalten sie, wenn ein naher Begleitstern über lange Zeit Materie und damit Drehimpuls auf sie überträgt.
Für den Begleiter hat dieser Austausch Folgen: Er verliert seine äußeren Schichten und kann als massearmer Weißer Zwerg enden. Selten lässt sich jedoch beobachten, wie ein solches Sternenpaar kurz nach der aktiven Austauschphase aussieht. Gerade dieser Übergang ist wichtig, um die Entstehung besonders schnell rotierender Pulsare zu verstehen.
Forscher der Alma Mater Studiorum Università di Bologna um Greta Ettorre haben nun den optischen Begleiter des Pulsars NGC 362D identifiziert. Der Millisekundenpulsar befindet sich im Kugelsternhaufen NGC 362 und wurde zuvor anhand von Radiomessungen des MeerKAT-Teleskops erfasst. Um seinen schwachen Partner aufzuspüren, wertete das Team Hubble-Aufnahmen aus neun Farbfiltern von 2006 bis 2016 aus.
An der Radioposition fanden sie nur eine passende Lichtquelle, deren Eigenbewegung ebenfalls zur Mitgliedschaft im Sternhaufen passt. Ihre Farben und Helligkeiten entsprechen laut Entwicklungsmodellen einem Helium-Weißen Zwerg mit lediglich etwa 0,18 Sonnenmassen. Der Stern befindet sich noch vor der eigentlichen Abkühlungsphase und dürfte diese erst in rund 180 Millionen Jahren erreichen.
Demnach endete der frühere Materietransfer vor etwa 600 bis 700 Millionen Jahren. Unter den bekannten Weißen Zwergen an der Seite von Millisekundenpulsaren wäre COM-NGC 362D damit der jüngste, gemessen an seinem Entwicklungszustand. Die nahezu kreisförmige Umlaufbahn mit nur rund vier Stunden Umlaufzeit passt zu dieser frühen Phase.
Eine weitere Auffälligkeit zeigte sich, als das Team die Beobachtungen in verschiedenen Wellenlängen mit den Sternmodellen verglich. Gerade im Ultravioletten erscheint der Begleiter lichtschwächer und damit röter als erwartet. Kurzfristige Helligkeitsschwankungen konnten die Untersuchungen als Ursache der Abweichung weitgehend ausschließen.
„Außerdem könnte die Abschwächung des Signals, die wir im Ultravioletten beobachtet haben, darauf hindeuten, dass den Weißen Zwerg noch Material umgibt“, erklärt Greta Ettorre.
Eine mögliche Erklärung ist eine Wolke aus Gas oder Staub, die einen Teil der Strahlung auf dem Weg zu uns schluckt. Ob bei dem vor Hunderten Millionen Jahren beendeten Materietransfer ausgestoßenes Material tatsächlich so lange überleben kann, ist allerdings offen. Auch ein späterer Ausbruch durch Wasserstoffbrennen in der Sternhülle kommt infrage, würde aber schwerer zur nahezu kreisförmigen Umlaufbahn passen.
Die Hubble-Daten belegen deshalb keine solche Hülle unmittelbar, sondern stützen lediglich ihre mögliche Existenz. Ein Modell mit Material um den Weißen Zwerg reproduziert die beobachtete stärkere Abschwächung bei kurzen Wellenlängen, lässt dessen Herkunft aber ungeklärt.