Rätsel um "Zebra"-Signal des Krebs-Pulsars endlich gelöst?
Der Krebs-Pulsar, ein Überbleibsel einer Supernova, deren Ausbruch im Jahr 1054 von der Erde aus sichtbar war, sendet ein rätselhaftes Radiosignal aus, das als "Zebra"-Muster bezeichnet wird. Dieses Signal hat Wissenschaftler lange Zeit fasziniert, und alles deutet darauf hin, dass sie schließlich sein Geheimnis gelöst haben. Zumindest behauptet dies Mikhail Medvedev von der Universität Kansas, der seine Erklärungen in den "Physical Review Letters" veröffentlicht hat.
Das Diagramm des mysteriösen Signals zeigt Bänder, die an gezackte Zebra-Streifen erinnern. Seit der Entdeckung dieses Phänomens im Jahr 2007 versuchen Wissenschaftler, es zu verstehen, insbesondere da dieses Signal einzigartig ist. Kein anderes Objekt im Weltraum sendet ein ähnliches Signal aus. Die neueste Erklärung, vorgeschlagen von Mikhail Medvedev, einem Astrophysiker der Universität Kansas, besagt, dass das "Zebra"-Muster ein Interferenzeffekt ist, der durch die Beugung von Licht an unterschiedlichen Plasmadichten in der Magnetosphäre des Pulsars entsteht.
Rätselhaftes Signal aus dem Weltraum
"Wenn du einen Bildschirm hast und eine elektromagnetische Welle durch ihn hindurchgeht, breitet sich die Welle nicht gerade aus", erklärte Medvedev im Gespräch mit ScienceAlert. "In der geometrischen Optik würden die von Hindernissen geworfenen Schatten sich unendlich erstrecken – wenn du im Schatten bist, gibt es kein Licht, außerhalb siehst du Licht. Aber die Wellenoptik verursacht ein anderes Verhalten: Wellen beugen sich um Hindernisse und interferieren miteinander, was eine Abfolge von hellen und dunklen Streifen aufgrund von konstruktiver und destruktiver Interferenz bildet", sagte er.
Der Krebs-Pulsar ist ein Neutronenstern, der durch den Kollaps des Kerns eines massiven Sterns nach einer Supernova-Explosion entstanden ist. Er befindet sich etwa 1.900 Parsec von der Erde entfernt. Er rotiert etwa 30-mal pro Sekunde und sendet Radiostrahlungsbündel aus, die an das Licht eines Leuchtturms erinnern. Medvedev nutzte umfangreiche Beobachtungsdaten des Krebs-Pulsars, um ein Modell basierend auf Wellenoptik zu entwickeln. Seine Theorie reproduziert genau das beobachtete "Zebra"-Muster und schlägt vor, dass es das Ergebnis der Wechselwirkung von Radiowellen mit dem Plasma und dem Magnetfeld des Pulsars ist.
"Ein typisches Beugungsmuster würde gleichmäßig verteilte Streifen erzeugen, wenn wir nur einen Neutronenstern als Blende hätten", sagte Medvedev. "Aber hier erzeugt das Magnetfeld des Neutronensterns geladene Partikel, die ein dichtes Plasma bilden, dessen Dichte mit der Entfernung vom Stern variiert. Wenn eine Radiowelle sich durch das Plasma ausbreitet, passiert sie verdünnte Bereiche, wird aber von dichtem Plasma reflektiert. Diese Reflexion ändert sich je nach Frequenz: Niedrige Frequenzen reflektieren in großen Radien und werfen einen größeren Schatten, während hohe Frequenzen kleinere Schatten erzeugen und unterschiedliche Entfernungen bewirken", erklärte Medvedev im Gespräch mit ScienceAlert.
Der Service weist darauf hin, dass das Medvedev-Modell als neues Werkzeug zur Messung der Plasmadichte innerhalb der Magnetosphären von Pulsaren und anderen extremen Umgebungen, in denen Beugungsmuster auftreten, dienen kann. Obwohl der Krebs-Pulsar einzigartig ist, gibt es andere Orte und Möglichkeiten, auf die dieses Modell angewendet werden kann.
"Der Krebs-Pulsar ist ziemlich einzigartig – er ist nach astronomischen Maßstäben relativ jung, nur etwa tausend Jahre alt, und sehr energiereich", erklärte Medvedev und fügte hinzu: "Aber er ist nicht allein; wir kennen Hunderte von Pulsaren, darunter mehr als ein Dutzend junge. Bekannte Doppelpulsare, die zur Überprüfung von Einsteins Relativitätstheorie verwendet wurden, können ebenfalls mit der vorgeschlagenen Methode untersucht werden. Diese Studien könnten tatsächlich unser Verständnis und die Beobachtungstechniken von Pulsaren, insbesondere von jungen, energiereichen Pulsaren, erweitern."
