Den Kosmos mit Licht erforschen
Weiße Zwerge und Neutronensterne stellen die letzte beobachtbare Entwicklungsstufe hell leuchtender Sterne dar und sind die wichtigsten Objekte, an denen Materie unter extremsten Bedingungen studiert werden kann. Um die Eigenschaften dieser schwach leuchtenden Sternenüberreste zu verstehen, müssen Beobachtungen mit der grundlegenden Physik der Dichte- und Temperaturbedingungen konfrontiert werden, die in terrestrischen Laboratorien nicht reproduzierbar sind. Die Mitglieder des Projekts "Probing models of pulsars through multi wavelength observations" (PROMOPS) sammelten wesentliche Informationen über die Mechanismen der Lichtemission. Dies wurde durch die Beobachtung auf verschiedenen Wellenlängen mit dem Optical Pulsar Timing Analyser (OPTIMA) und dem astronomischen Observatorium Skinanas in Griechenland, dem Satelliten XMM-Newton und dem Hubble-Weltraumteleskop ermöglicht. Indem sie die Informationen verschiedener Frequenzbereiche kombinierten, konnten die Astronomen den Ursprung des Lichts rekonstruieren, das aus dem Doppelsternsystem SAX J2103.5+4545 und kataklysmischen Veränderlichen wie V2069 stammte.Das Doppelsternsystem SAX J2103.5+4545 besteht aus einem Geberstern und einem akkretierenden Pulsar (einem magnetisierten, rotierenden Neutronenstern), wohingegen der akkretierende Weiße Zwerg in V2069 Cygni über ein starkes Magnetfeld verfügt; unter den in ihnen herrschenden Bedingungen war unklar, auf welche Weise Nukleonen interagieren. Jedoch waren genau Berechnungen von Radius und Masse entscheidend, um die Zustandsgleichung einzugrenzen und den Aggregatzustand derart kompakter Objekte zu bestimmen. Multiwellenlängen-Beobachtungen ermöglichten das Modellieren der spektralen Energieverteilung vom Nah-Infrarot- und optischen Bereich bis hin zum Röntgen-Frequenzbereich. Zusätzlich bot OPTIMA ausreichendes spektrales und zeitliches Auflösungsvermögen, um die Akkretionsflüsse durch Emissionslinienverschiebungen zu messen. Zusammen mit den geometrischen Einschränkungen des aus den Lichtkurven ersichtlichen Akkretionsflusses vermittelten diese Informationen ein detailliertes Bild des komplexen Zusammenspiels zwischen der strömenden akkretierten Masse und dem Magnetfeld.Die Forscher überprüften die OPTIMA-Beobachtungen auch auf Lösungen des Mehrkörperproblems, einer Reihe von Gleichungen, welche die Anziehungskräfte zwischen Himmelskörpern definieren. So konnten sowohl Masse als auch Temperatur des Pulsars und des Weißen Zwergs bestimmt werden. Die Erkenntnisse aus dem PROMOPS-Projekt werden wiederum wichtige ergänzende Informationen zu den auf der Erde durchgeführten Experimenten in den Bereichen Nuklearphysik, Teilchenphysik und allgemeine Relativitätstheorie liefern, bei denen keine Systeme hoher Dichte und tiefer Temperatur erforscht werden können.
