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Understanding the variable and transient non-thermal emission of Galactic sources

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Neue Erkenntnisse zu Gammastrahlenquellen in unserer Galaxie

Schwarze Löcher, Neutronensterne und Novae sind einige der Wunder des Universums, die Gammastrahlung erzeugen, die energiereichste Form von Strahlung. EU-finanzierte Wissenschaftler befassten sich weiter mit der brennenden Frage, wie genau so viel Energie entsteht.

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Eines der Hauptziele des Fermi Gamma-ray Space Telescope der US-Raumfahrtbehörde NASA bestand darin, unser Wissen über die Ursprünge dieser hochenergetischen Strahlung zu vertiefen. Fermi durchsucht den gesamten Himmel nach Gammastrahlung. Die hochenergetischen Strahlen bewegen sich in gerader Linie durch das Universum und liefern Hinweise zu den Orten, an denen durch Teilchenbeschleunigung kosmische Strahlung entsteht. Die Astronomen des Projekts NONTHERMTRANSIENTS (Understanding the variable and transient non-thermal emission of galactic sources) nutzten dieses Weltraumteleskop, um die äußerst variablen kosmischen Gammastrahlen-Quellen innerhalb unserer Galaxie zu untersuchen. Ihr Ziel bestand darin, neue Erkenntnisse zu den physikalischen Eigenschaften und Prozessen zu sammeln, die in transienten und variablen Quellen, welche Teilchen auf hohe Energieniveaus beschleunigen können, gegeben sind. Im Jahr 2010 entdeckten Wissenschaftler zu ihrer Überraschung, dass eine Nova auch Gammastrahlung emittieren kann. Die Forscher von NONTHERMTRANSIENTS analysierten und charakterisierten die Gammastrahlen-Novae, die bis heute beobachtet wurden und zu theoretischen Emissionsmodellen führten. Auch binäre Systeme, bei denen Gammastrahlenemission feststellbar war, wurden erforscht, und die Wissenschaftler entdeckten mithilfe von Fermi die helle, transiente Aktivität des Millisekundenpulsars (MSP) PSR J1028+0032. Gleichzeitig führten Beobachtungen auf mehreren Wellenlängen zu der Feststellung, dass die Quelle in den Zustand eines massearmen Röntgendoppelsterns (low-mass X-ray binary; LMXB) übergegangen war. Diese Erkenntnis ist hochinteressant, da schon lange angenommen wurde, dass MSP aus Neutronensternen entstehen, die von ihrem Begleitstern auf einen LMXB-Zustand beschleunigt werden, und dies ist das erste Mal, dass ein MSP während des Übergangs zurück zu einem LMXB beobachtet wurde. Die NONTHERMTRANSIENTS-Wissenschaftler entdeckten eine weitere Fermi-Quelle, XSS J12270-4859, welche sich in anderer Richtung von einem LMXB zu einem MSP entwickelte. Anhand dieser interessanten Ergebnisse kann die Entwicklung von Doppelsternsystemen besser verstanden werden. Die Wissenschaftler stellten Kataloge der Gammastrahlung und harten Röntgenstrahlung zusammen, wie sie mit Fermi und INTEGRAL beobachtet wurde. Solche Daten sollten zur Beobachtung variabler astrophysikalischer Objekte beitragen, unser Verständnis von hochenergetischen physikalischen Vorgängen revolutionieren und dem Cherenkov Telescope Array den Weg bereiten, dem bodengestützten, extrem leistungsfähigen Gammastrahleninstrument der nächsten Generation, das eine verbesserte Empfindlichkeit für Gammastrahlung aufweisen wird.

Schlüsselbegriffe

Gammastrahlung, kosmische Strahlung, Teilchenbeschleunigung, nicht-thermische Emission, galaktische Quellen

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