A Rare Non-drifting State in the Subpulse Drifting Pulsar PSR J1059-5742
Mithilfe von Beobachtungen des Parkes-Radioteleskops identifiziert diese Studie einen seltenen, helleren nicht-driftenden Emissionszustand im Pulsar PSR J1059-5742, der 3,8 % der Beobachtungszeit ausmacht und auf einen Modenwechsel im Polkappen-Entladungsprozess hindeutet, der sich vom dominanten Driftzustand und dem Nulling-Verhalten unterscheidet.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Tief im Kosmos, rotierend wie Leuchttürme, befinden sich Neutronensterne, die als Pulsare bekannt sind. Dies sind die dichten, kollabierten Kerne massiver Sterne, die explodiert sind und nun so schnell rotieren, dass sie Strahlen von Radiowellen mit der Präzision eines Uhrwerks durch das Universum fegen. Für die Radioteleskope, die von der Erde aus lauschen, kommen diese Strahlen als regelmäßige Pulse an – ein Herzschlag, der niemals zu versäumen scheint. Doch für Astronomen ist die Geschichte selten so einfach. Manchmal ändert sich der Rhythmus. Die Pulse können für einen Moment völlig ausbleiben, oder die hellen Punkte innerhalb des Pulses könnten ihre Position verändern und mit jeder Rotation vorwärts oder rückwärts gleiten. Dieses Verschieben, bekannt als Subpuls-Drift, ist ein Hinweis auf die unsichtbare Mechanik im Inneren des Sterns. Wissenschaftler glauben, dass diese Verschiebungen durch ein Karussell aus elektrischen Entladungen verursacht werden, das nahe dem Magnetpol des Sterns rotiert, aber die Regeln, die bestimmen, wie sich dieses Karussell bewegt oder warum es manchmal stoppt, bleiben eines der großen Rätsel der stellaren Physik.
Ein Forscherteam richtete seine Aufmerksamkeit kürzlich auf einen spezifischen Pulsar, PSR J1059−5742, der etwa 1.600 Lichtjahre entfernt ist. Mit dem massiven 64-Meter-Parkes-Radioteleskop in Australien lauschten sie zwei Stunden lang diesem Stern und fingen tausende einzelne Pulse ein, um genau zu sehen, wie er sich verhielt. Was sie fanden, war ein Stern, der sich meist an die Regeln hielt, sie aber gelegentlich auf überraschende Weise brach. Den Großteil der Zeit verhielt sich der Pulsar genau wie erwartet: Die hellen Punkte innerhalb seines Radiopulses drifteten stetig rückwärts, wie ein Muster, das sich über ein rotierendes Rad bewegt. Dieser Driftzustand machte mehr als 96 Prozent der Aktivität des Sterns aus. Die Forscher maßen diesen Drift sorgfältig und stellten fest, dass das Muster etwa 5,7 Rotationen benötigte, um einen vollständigen Zyklus zu vollenden, und dass die hellen Punkte etwa 5,6 Grad voneinander entfernt waren.
Doch dann tat der Stern etwas Seltenes. Zweimal während der Beobachtung stoppte das Driftmuster einfach. Anstatt dass die hellen Punkte rückwärts glitten, erstarrten sie an Ort und Stelle und hielten eine feste Position, während der Stern weiter rotierte. Während dieser Momente wurde das Radiosignal merklich heller und die Form des Pulses änderte sich leicht; er wurde symmetrischer und schmaler als üblich. Diese „Nicht-Drift“-Episoden waren kurzlebig und dauerten jeweils etwa 107 bzw. 108 Rotationen, was zusammen weniger als 4 Prozent der Gesamtzeit ausmachte. Die Forscher bemerkten auch, dass der Pulsar gelegentlich für nur ein oder zwei Schläge völlig verstummte, ein Phänomen, das als Nulling bezeichnet wird, jedoch nur auftrat, wenn er sich im Driftzustand befand. Wenn der Stern in den seltenen, erstarrten Zustand wechselte, trat das Verstummen nie auf.
Die Entdeckung deutet darauf an, dass der Motor, der die Radiostrahlen des Pulsars antreibt, komplexer ist als eine einzige, stetige Maschine. Der Driftzustand passt zu einem Modell, bei dem ein Ring aus elektrischen Funken um den Magnetpol des Sterns rotiert und so das gleitende Muster erzeugt. Der plötzliche Wechsel zu einem helleren, stationären Zustand impliziert jedoch, dass sich die gesamte Konfiguration dieser Funken abrupt ändern kann. Es ist, als ob das Karussell der Funken plötzlich in einen anderen Gang einrastt oder sich völlig neu anordnet und dadurch verändert, wie der Radiostrahl abgefeuert wird. Die Tatsache, dass das Verstummen nur auftritt, wenn die Funken sich bewegen, und nicht, wenn sie eingefroren sind, deutet darauf an, dass der Mechanismus, der den Stern verstummen lässt, spezifisch mit der Bewegung dieser Funken verknüpft ist. Obwohl die Forscher noch nicht genau sagen können, was den Stern zum Wechseln der Modi bringt, liefert ihre Arbeit ein klares, reales Beispiel für einen Pulsar, der sein Verhalten ändert, und bietet ein neues Fenster in die turbulente Physik des magnetischen Pols des Sterns.
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