Ungeahnt hohe Energie verblüfft Forscher

Ein internationales Forscherteam, darunter Physiker des Desy im deutschen Zeuthen (Brandenburg), berichtet über die Entdeckung im Fachmagazin «Science». Pulsare sind rasch rotierende Neutronensterne.

Die Experten fanden Gammastrahlen des Krebspulsars mit Energien von mehr als 100 Milliarden Elektronenvolt. Zum Vergleich: Sichtbares Licht hat die Energie von etwa einem Elektronenvolt. Für die Messungen nutzten die Wissenschaftler die Veritas-Teleskope am Lawrence-Whipple-Observatorium im US-Bundesstaat Arizona.

Überreste einer Supernova

Der Krebspulsar ist der kollabierte Kern eines schweren Sterns. Dieser und der ihn umgebende Krebsnebel sind die Überreste einer spektakulären Sternenexplosion (Supernova), die im Jahr 1054 stattfand. Beide zählen zu den am meisten studierten Himmelsobjekten.

Der Pulsar dreht sich 30 Mal pro Sekunde um die eigene Achse. «Mit ihm rotiert ein starkes magnetisches Feld, von dem hochenergetische Strahlung ausgeht», teilte das Forschungszentrum mit. Dieses Magnetfeld erzeugt starke elektromagnetische Kräfte, in denen geladene Teilchen bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Dabei erzeugen sie Strahlung über ein breites Spektrum. «Diese Strahlen drehen sich wie die Scheinwerfer eines Leuchtturms und werden deshalb auf der Erde als schnell pulsierend wahrgenommen.»

Theorien

Fast alle astrophysikalischen Theorien gehen davon aus, dass sogenannte Krümmungsstrahlung für die gepulste Strahlung vom Krebspulsar verantwortlich ist. Sie entsteht, wenn hochenergetische, geladene Teilchen sich entlang gekrümmter Magnetfeldlinien bewegen. Die theoretischen Modelle sagen allerdings einen exponentiellen Abfall des Spektrums der Krümmungsstrahlung oberhalb etwa 10 Milliarden Elektronenvolt vorher. «Die Veritas-Beobachtungen von Strahlung mit mehr als zehnmal höherer Energie belegen jetzt, dass es trotz jahrelanger Beobachtungen des Krebspulsars noch kein funktionierendes Modell der Hochenergieemission gibt», hieß es.

Die Beobachtungen ermöglichen nach Darstellung der Forscher nun außerdem, Einsteins spezielle Relativitätstheorie zu testen. Diese besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit eine universelle Konstante ist.