// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Ein dritter Stern erklärt das scheinbare Abbremsen eines Pulsars
Täuschende Sternenuhr: Ein rund 7.000 Lichtjahre entfernter Pulsar rotiert mehr als 300-mal pro Sekunde, schien aber ungewöhnlich schnell abzubremsen. Jetzt erklären Forscher die auffälligen Messwerte mit der Schwerkraft eines dritten Sterns. Sie haben ein seltenes Dreifachsystem rekonstruiert, das sogar eine Sternexplosion überstanden haben könnte.
Peking (China). Pulsare sind die kompakten Überreste explodierter Sterne. Sie senden gebündelte Strahlung aus, die bei jeder Umdrehung wie ein Leuchtturm über die Erde streicht. Besonders gleichmäßig rotieren Millisekundenpulsare, deren Signale deshalb als präzise kosmische Uhren dienen.
Doch bei PSR J0435+3233 schien die Sternenuhr aus dem Takt zu geraten. Dieser Neutronenstern benötigt nur 3,2 Millisekunden für eine Umdrehung. Seine beobachtete Rotationsperiode verlängerte sich nach früheren Messungen um rund eine Nanosekunde pro Jahr, etwa hundertmal stärker als bei vergleichbaren Millisekundenpulsaren. Das ließ eine ungewöhnliche Entstehungsgeschichte vermuten.
Forscher der National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (NAOC) um Prof. Jinlin Han haben das Rätsel nun neu untersucht. Dabei zeigte sich: Die auffällige Verlangsamung beschreibt offenbar nicht hauptsächlich den tatsächlichen Drehzahlverlust des Pulsars, sondern seine Bewegung durch den Raum. Die Ursache dafür ist ein weiterer Stern, der an einem bereits bekannten Doppelsternsystem zieht.
Dazu hat das Team 192 Beobachtungsserien des chinesischen Radioteleskops FAST aus knapp fünf Jahren neu ausgewertet. Hinzu kamen optische und infrarote Archivdaten sowie Gammastrahlungs-Messungen des Weltraumteleskops Fermi aus 16,7 Jahren. Durch die unterschiedlichen Beobachtungszeiträume ließ sich die gemeinsame Bewegung der Himmelskörper genauer nachverfolgen.
Ein entscheidender Hinweis: Nicht nur die beobachtete Pulsfrequenz veränderte sich auffällig, sondern auch die Umlauffrequenz des inneren Doppelsterns. Beide Veränderungen passen zu einer zusätzlichen Beschleunigung. Wird der Pulsar unter dem Einfluss eines weiteren Sterns von uns weg beschleunigt, kommen seine Signale in zunehmend größeren Abständen an. Der Dopplereffekt lässt ihn dadurch stärker gebremst erscheinen, als er tatsächlich ist.
Bei der Suche nach dem Verursacher fanden die Astronomen in den Himmelsaufnahmen einen Stern, dessen Position und Bewegung mit denen des Pulsars übereinstimmen. Nach ihrer Auswertung handelt es sich um einen sonnenähnlichen Unterriesen, der die Phase der stabilen Wasserstofffusion in seinem Inneren allmählich verlässt. Seine Masse entspricht ungefähr der Sonnenmasse.
Das System ist hierarchisch aufgebaut: Im Zentrum umkreisen sich der Pulsar und ein Helium-Weißer-Zwerg auf einer fast kreisförmigen Bahn alle acht Tage. Der dritte Stern zieht wesentlich weiter außen seine Runden. Für einen Umlauf benötigt er nach dem Modell etwa 73,5 Jahre, wobei seine Bahn deutlich langgestreckter ist.
Auch die räumliche Anordnung ist ungewöhnlich. Die Berechnungen lassen zwei mögliche Neigungen zwischen innerer und äußerer Bahnebene zu, ungefähr 54 oder 85 Grad. Welche davon zutrifft, ist noch offen, denn die bisherigen Beobachtungen erfassen nur einen Teil der langen äußeren Umlaufbahn.
Eine unabhängige Analyse eines europäischen Forscherteams bestätigt die Deutung als Dreifachsystem. Sie ergibt zugleich, dass die tatsächliche Abbremsung des Pulsars mindestens hundertmal schwächer sein dürfte als ursprünglich beobachtet. Allerdings stufen diese Forscher den äußeren Begleiter anhand ihrer Daten als Stern des Spektraltyps F auf der Hauptreihe ein, während die andere Arbeitsgruppe einen Unterriesen des Typs G annimmt. Weitere Messungen seines Sternenlichts sollen den Unterschied klären.