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Ungewöhnliches Sternenpaar sendet alle acht Minuten Radiosignale aus
Radiopulse im Abstand von fast acht Minuten haben einen ungewöhnlichen Ursprung: Sie kommen aus der Nähe eines Weißen Zwergs, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Das System GPM J071507−114153 ist der erste bekannte Vertreter dieser Radioquellenklasse mit einem solchen Begleiter. Seine Signale verraten außerdem etwas über die magnetische Umgebung des zweiten Sterns.
Perth (Australien). Manche kosmischen Radioquellen senden kurze, regelmäßige Ausbrüche, deren Abstände viel länger sind als bei gewöhnlichen Pulsaren. Statt Sekunden können zwischen zwei Pulsen Minuten oder sogar Stunden liegen. Wie diese sogenannten Langperiodentransienten ihre intensive Radiostrahlung erzeugen, ist bislang nur teilweise verstanden.
Einige der bisher untersuchten Objekte sind Doppelsternsysteme aus einem Weißen Zwerg und einem kleineren, kühlen Roten Zwerg. Weiße Zwerge sind die dichten Überreste ausgebrannter Sterne, während ihre Begleiter weiterhin durch Kernfusion leuchten. Bei solchen Paaren blieb oft offen, welcher der beiden Sterne die Radiopulse hervorbringt und welche Rolle ihre Wechselwirkung spielt.
Forscher des International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) um den Erstautor Dr. Samuel J. McSweeney haben das System GPM J071507−114153 näher untersucht. Der Weiße Zwerg wird dort nicht von einem Roten Zwerg begleitet, sondern von einem Stern des Spektraltyps G, zu dem auch unsere Sonne gehört. Diese Zuordnung beruht auf optischen Spektren, die am W. M. Keck Observatory auf Hawaii aufgenommen wurden.
Entdeckt wurde die Radioquelle bei einer Durchmusterung des Himmels mit dem australischen Radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA). Mit dem MeerKAT-Teleskop in Südafrika konnte die Position anschließend genauer eingegrenzt werden. Für die Analyse der Bewegung des Weißen Zwergs wurden mehr als 100 Stunden Radiodaten ausgewertet.
„Wir haben dieses System bei einer groß angelegten Durchmusterung mit dem MWA (Murchison Widefield Array) entdeckt, mit dem wir die gesamte von Australien aus sichtbare Milchstraße absuchten. Anschließend haben wir das Radioteleskop MeerKAT in Südafrika genutzt, um seine genaue Position zu bestimmen“, erklärt die Mitautorin Natasha Hurley-Walker vom ICRAR.
Die Radiopulse wiederholen sich in einem Abstand von rund 7,9 Minuten. Ihre Eigenschaften verändern sich zusätzlich in einem längeren Rhythmus von etwa 1,3 Tagen, den die Studie als Umlaufzeit des Sternenpaars deutet. Die präzise zeitliche Analyse macht es möglich, die Bewegung des Weißen Zwergs um seinen Begleiter im Radiosignal nachzuvollziehen.
Damit lässt sich der Ursprung der Pulse räumlich enger eingrenzen als bei vielen zuvor untersuchten Langperiodentransienten. Die Strahlung entsteht demnach zumindest in der Nähe des Weißen Zwergs und möglicherweise direkt an ihm. Welcher physikalische Prozess die wiederholten Signale auslöst, ist damit noch nicht abschließend geklärt.
„Erstmals sind die Pulse deutlich genug, um die Bewegung des Weißen Zwergs auf seiner Umlaufbahn um seinen Begleiter zu erkennen, sodass wir wissen, dass die Pulse aus einer Region nahe dem Weißen Zwerg oder möglicherweise sogar vom Weißen Zwerg selbst stammen“, erklärt Dr. Samuel J. McSweeney.
Die Radiowellen liefern zugleich Informationen über den sonnenähnlichen Begleitstern. Wenn der Weiße Zwerg aus unserer Sicht hinter ihm vorbeizieht, verändert sich die Drehung der Polarisation seiner Radiosignale besonders rasch. Das passt zu einer sogenannten Faraday-Rotation, bei der magnetisiertes Plasma in der äußeren Atmosphäre des Begleitsterns die Schwingungsebene der Radiowellen dreht.