Was ist so schwer wie ein Stern, so groß wie eine Stadt, wahnsinnig cool und kann mit einem Alien verwechselt werden? Tja, wenn ihr das wissen wollt, dann müsst ihr euch die neue Folge der Sternengeschichten anhören!

Sternengeschichten-Cover

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Transkription

Sternengeschichten Folge 142: Pulsare – die Leuchttürme im Universum

Sterne machen manchmal schon ziemlich komische Sachen. Besonders dann, wenn sie schon längst tot sind. Dann geben sie sich unter Umständen sogar als Außerirdische aus. Aber ich denke, ich fange besser am Anfang an. In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um die Pulsare.

Recht oft gibt es in der Wissenschaft ja Vorhersagen zur Existenz bestimmter Phänomene, Teilchen oder anderer Objekte. Die versucht man dann zu bestätigen oder zu widerlegen. So oder so hat man zumindest schon ein gewisse Ahnung, mit was man es zu tun bekommt, bevor man sich auf die Suche macht. Pulsare aber gehören zu den Entdeckungen in der Wissenschaft, mit denen absolut niemand gerechnet hat.

Und als die junge Doktorandin Jocelyn Bell im Jahr 1967 das erste Mal auf sie gestoßen ist, war sie zuerst auch eher genervt davon. Sie beschäftigte sich mit dem damals noch sehr jungen Gebiet der Radioastronomie. Das steckte noch in den Kinderschuhen und Bell musste für ihre Arbeit auch erstmal ein eigenes Teleskop bauen. In dem Fall waren das jede Menge Antennen, die auf einer großen Fläche in Großbritannien aufgestellt werden mussten.

Damit wollte Bell dann Quasare erforschen. Über diese interessanten Objekte habe ich ja schon in Folge 52 der Sternengeschichten ausführlich gesprochen. Die hatte man in den 1950er Jahren bei den ersten Beobachtungen mit Radioteleskopen entdeckt und wusste lange nicht, um was es sich handelt. Heute weiß man, das es sich um die aktiven Zentren ferner Galaxien handelt, wo in der Umgebung riesiger schwarzer Löcher jede Menge Radiostrahlung erzeugt wird.

Damals waren Quasare aber noch nicht so gut erforscht und Bell wollte in ihrer Doktorarbeit ihren Beitrag dazu leisten. Heute kann man auch mit Radioteleskopen “Bilder” produzieren. Natürlich können wir Radiostrahlen nicht sehen, aber die Teleskope und Computer können die Intensität der Strahlung messen und sie entsprechend grafisch darstellen. Mit Computern war es in den 1960er Jahren aber noch nicht so weit her. Das, was die Teleskope von Bell aufzeichnete, wurde auf langen Papierstreifen ausgedruckt von denen jeden Tag etwa 30 Meter produziert wurden. Bell hatte also jede Menge zu tun um all das – natürlich per Hand – zu analysieren.

Bei so vielen Daten kann man leicht mal den Überblick verlieren, aber Bell war gründlich. Irgendwann fiel ihr auf, dass da irgendwas ungewöhnlich war. Ein bestimmter Punkt am Himmel schickte Radiostrahlung zur Erde, die seltsam und vor allem seltsam regelmäßig war. Exakt alle 1,3 Sekunden gab es einen Radiopuls. Nicht ungefähr alle 1,3 Sekunden sondern wirklich EXAKT alle 1,3 Sekunden.

Das kam überraschend. Erstmal ist es ungewöhnlich, irgendwo in der Astronomie wirklich exakt periodische Vorgänge zu finden. Die Planeten bewegen sich zum Beispiel annähernd regelmäßig um die Sonne, aber da gibt es durchaus messbare Schwankungen. In der Quantenmechanik können die Atome und Moleküle zwar zeitlich ziemlich exakt schwingen, aber Bell beobachtete ja den Himmel. Und wenn tatsächlich ein Stern für dieses Signal verantwortlich wäre, dann wäre das noch seltsamer, denn ein Stern ist groß und große Objekte können sich nicht so schnell verändern, um alle 1,3 Sekunden zu pulsieren.

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Kommentare (20)

  1. #1 Higgs-Teilchen
    Im Standardmodell oben rechts
    14. August 2015

    Um es mit Spocks Worten zu sagen: Fascinating!

    Und wie findet man Neutronensterne die keine Pulsare sind, bzw. deren “Lichtkegel” uns nicht trifft?

  2. #2 Florian Freistetter
    14. August 2015

    @Higgs-Teilchen: “Und wie findet man Neutronensterne die keine Pulsare sind, bzw. deren “Lichtkegel” uns nicht trifft?”

    Schwer 😉

  3. #3 Higgs-Teilchen
    Im Standardmodell oben rechts
    14. August 2015

    @Florian

    “Schwer ;-)”

    Ja, ne. Das dachte ich mir schon.
    Gibt’s dazu auch einen Link mit dem du das belegen kannst??? :-)

  4. #4 Alderamin
    14. August 2015

    @Higgs-Teilchen

    Gibt’s dazu auch einen Link mit dem du das belegen kannst???

    Yep.

    The majority of known neutron stars (about 2000, as of 2010) have been discovered as pulsars, emitting regular radio pulses.

    Die anderen wird man wohl anhand von Röntgen-/Gamma-Strahlung (z.B. Soft-Gamma-Repeaters) oder als unsichtbare massive Begleiter von hellen Sternen die sie zum Wackeln bringen, entdeckt haben – so wie man auch Stellare Schwarze Löcher findet.

  5. #5 Braunschweiger
    14. August 2015

    Und noch dazu sind Neutronensterne Fast-Schwarze-Löcher und daher ziemlich schwer. Mit Effekt auf umgebende Objekte. 😉

  6. #6 dgbrt
    14. August 2015

    @Higgs-Teilchen:
    Spock sagt: fascinate (captain). TOS mal im Englischen anschauen.

    Aber zur Frage “…wie findet man Neutronensterne die keine Pulsare sind?” ist der Link von Alderamin nicht sehr hilfreich, das sind doch alles Pulsare.

    Und Pulsare kann man natürlich nur messen, wenn sie in unsere Richtung strahlen. Mehr als 90% der Dinger strahlen in eine andere Richtung und wir können sie nicht sehen.

    Einen Neutronenstern, der keine Wolke um sich herum hat, können wir nicht sehen. Für Schwarze Löcher gilt das genauso.

    Am Anfang der Entwicklung unserer Milchstraße gab es sehr viel große Sterne, die sehr schnell zu solchen Objekten kollabiert sind. Auch wenn das in der Astronomie nicht anerkannt wird, die “Dunkle Materie” besteht meiner Meinung nach aus genau solchen Objekten. Wir können das nur nicht sehen, und nur die Gravitation messen.

  7. #7 PDP10
    14. August 2015

    @dgbrt:

    “Auch wenn das in der Astronomie nicht anerkannt wird, die “Dunkle Materie” besteht meiner Meinung nach aus genau solchen Objekten.”

    Und dir ist nie der Gedanke gekommen, dass andere Leute – wie Astronomen, Astrophysiker usw. – auch schon auf den selben Gedanken gekommen sind?
    Und das dann durchgerechnet und mit Beobachtungen abgeglichen haben um die Idee anschliessend zu verwerfen?

    Um es mal so auszudrücken: Wenn die Idee irgendwie schlüssig wäre und sich durch Beobachtungen beweisen liesse – hättste davon garantiert schon in der Bild gelesen …

  8. #8 PDP10
    14. August 2015

    @dgbrt:

    Ach so. Nachtrag:

    Wissenschaft kennt keine “Meinungen”.

    (Ich dachte, dass wüsstest du …)

  9. #9 Alderamin
    14. August 2015

    @dgbrt

    Aber zur Frage “…wie findet man Neutronensterne die keine Pulsare sind?” ist der Link von Alderamin nicht sehr hilfreich, das sind doch alles Pulsare.

    Das sollte er auch nicht sein. Ich habe lediglich die Quelle des zitierten Satzes unter ihm verlinkt. Als Beleg für die Aussage Florians, dass es schwer sei, Neutronensterne zu finden, die keine Pulsare sind. Ist es.

    Am Anfang der Entwicklung unserer Milchstraße gab es sehr viel große Sterne, die sehr schnell zu solchen Objekten kollabiert sind. Auch wenn das in der Astronomie nicht anerkannt wird, die “Dunkle Materie” besteht meiner Meinung nach aus genau solchen Objekten.

    Das wurde zum einen schon durch Beobachtungen falsifiziert (man kann nämlich ausrechnen, wie viele Mikro-Gravitationslinsenereigniss es gäbe, wenn die DM zum größten Teil aus massiven Objekten (MACHOs) bestünde, und man fand viel weniger) und zum anderen ist die Menge an DM sehr viel höher als die Obergrenze der Baryonenmenge, die mit den primordialen Elementhäufigkeiten verträglich ist. Ergo muss DM im wesentlichen nicht-baryonisch sein, was MACHOs (also auch Neutronensterne) ausschließt.

  10. #10 dgbrt
    15. August 2015

    Die Beobachtungen von Neutronensternen sind bis heute nahezu unmöglich, deswegen halte ich Schlussfolgerungen daraus nach wie vor für fragwürdig.

    Ein Gravitationslinsen-Ereignis eines Neutronensternes aber auch eines kleinen Schwarzen Lochs ist ungefähr genauso häufig, wie die Bedeckung eines Sterns durch einen Anderen. Als New Horizons den Pluto besucht hat passierte das genau mit seinem Mond Charon. Das NASA/DLR Flugzeug SOFIA ist deswegen extra nach Australien geflogen, um das beobachten zu können. Einfach nur, weil das ein sehr seltenes Ereignis war, das man vorhersagen konnte.

    Und noch eins: Es sind im Laufe der letzten 10-12 Milliarden Jahren sehr viel Sterne in unserer Milchstraße gestorben, aber die Leichen kennen wir nicht. Da man sie nicht beobachten kann, bedeutet das nicht, dass sie nicht existieren.

    Dazu kommt dann noch das fast gänzlich unbekannte Heer an Braunen Zwergen, die kann man auch nur im infraroten sehen wenn sie relativ nahe sind.

    Unsere Milchstraße enthält viel Dunkle Materie, einfach weil sie dunkel für unsere heutigen Messinstrumente ist.

  11. #11 Florian Freistetter
    15. August 2015

    @dgbrt: “Unsere Milchstraße enthält viel Dunkle Materie, einfach weil sie dunkel für unsere heutigen Messinstrumente ist.”

    Auch hier unterschätzt du wieder mal die Fähigkeit der Astronomen. Die These, das dunkle Materie aus “normalen” Objekten besteht, die man halt einfach nur nicht sehen kann (braune Zwerge, schwarze Löcher, Planeten, Neutronensterne, usw) war eine der ersten, die man untersucht hat. Und widerlegt hat…

  12. #12 PDP10
    16. August 2015

    “Die These, das dunkle Materie aus “normalen” Objekten besteht, […] war eine der ersten, die man untersucht hat. Und widerlegt hat…

    Hab ich ja auch schon versucht ihm zu erklären … aber auf mich hört ja keiner …

    *maulnölnörgel*

    @dgbrt:

    Der Kram mit der “dunklen Materie” ist auch gar nicht so misteriös wie er klingt.

    Les doch bittte mal Florians Serie dazu:

    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/06/26/dunkle-welten-alles-uber-dunkle-materie-die-komplette-serie/

    @Florian:

    Es wäre ganz praktisch, wenn die Serie da rechts unter “Kategorien” aufgeführt wäre.
    Dann hätt ich jetzt nicht danach googeln müssen … 😉

  13. #13 PDP10
    16. August 2015

    Oh … da sollte ein ‘y’ sein, wo ein ‘i’ ist …

  14. #14 dgbrt
    17. August 2015

    Ich zweifel nicht an den Fähigkeiten der Astronomen. Aber die Rückschlüsse daraus sind bis heute unvollständig.

    Eine Abhandlung über Braune Zwerge in unserer Milchstraße habe ich natürlich auch schon gelesen, das reich natürlich nicht. Auch wenn man da mal 10% Varianz unterstellt.

    Zu der Anzahl der gestorbenen Sternen gibt es aber nichts vergleichbares. Ich denke, dass die ART die Grundlage aktueller Vorschungen sein sollte, bis man dann die ART wirklich erweitern kann. Albert Einstein hat ja selbst einfachste Lösungen schon angezweifelt.

    Bis heute hat kein Mensch die ART wirklich verstanden, in unserer Milchstraße wirken Kräfte über hunderttausend Lichtjahre, das ist keine Eselei…

  15. #15 Florian Freistetter
    17. August 2015

    @dgbrt: “Zu der Anzahl der gestorbenen Sternen gibt es aber nichts vergleichbares. “

    Es ist also deiner Meinung noch kein Astronom auf die Idee gekommen sich zu überlegen, wie die Sternentstehungsraten sich im Laufe der Zeit verändern?

  16. #16 Kyllyeti
    17. August 2015

    Wenn die Dunkle Materie aus Sternleichen besteht, dann müsste im jungen Universum in den Galaxien ja ganz schön was losgewesen sein, als die alle noch ‘lebendig’ waren. (Schließlich haben wir ja fast fünfmal soviel davon wie an sichtbarer Materie).
    Das müssten dann aber wohl auch die dümmsten Astronmen gemerkt haben.

  17. #17 Kyllyeti
    17. August 2015

    Korrektur “dreimal” statt “fast fünfmal”.
    (zu wenig geschlafen wieder mal…)

  18. #18 Artur57
    17. August 2015

    Jetzt wurden Pulsare genutzt, um die Planetenmassen in bisher nicht gekannter Präzision zu bestimmen

    Ehrlich gesagt: so ganz habe ich das Verfahren nicht verstanden. Wäre vielleicht mal ein Thema.

  19. #19 Alderamin
    17. August 2015

    Es ist einfach so: wenn 4/5 der Masse der Milchstraße aus kompakten Objekten von Sternenmasse bestehen würde, dann würde man ein Mehrfaches an Mikrolinsen-Ereignissen erwarten, als sich alleine mit leuchtenden Sternen ergibt. Sind die kompakten Objekte nur planetengroß, dann noch viel mehr.

    So richtet man seine Teleskope auf die Große Magellansche Wolke, wo ein Haufen Hintergrundsterne eine fast dichte Fläche bilden und wartet ab, ob einer der Hintergrundsterne ein Mikrolinsen-Ereignis zeigt. Und was man durch normale Sterne erwartet, kann man ausrechnen. Man hat ein paar Planemos gefunden, aber bei weitem keinen mehrfachen Massenüberhang. Der sowieso durch die Nukleogenese nach dem Urknall ausgeschlossen ist. Denn ändert man den Anteil baryonischer Teilchen während dieser kurzen Phase nach dem Urknall (von 1s bis etwa 3 Minuten, als Deuterium, Helium, Lithium und Beryllium entstanden), dann kommen andere Verhältnisse raus, als man heute beobachtet.

  20. […] hat die größer ist als die unserer Sonne. Es sind extrem dichte Himmelskörper (siehe hier für mehr Details) und im Fall der glorreichen Sieben auch sehr interessante. Sie rotieren vergleichsweise langsam, […]