Kompakte Objekte

Künstlerische Abbildung eines Röntgen-Doppelsternsystems. Materie des Begleitsterns wird vom kompakten Objekt akkretiert und bildet einen Akkretionsscheibe. [Abb. NASA/GSFC]

Als kompakte Objekte bezeichnet man astronomische Objekte, die durch ihre geringe Größe und hohe Masse eine sehr hohe Dichte aufweisen. Diese Dichte verleiht ihnen viele extreme Eigenschaften, die sie für die Hochenergieastrophysik interessant machen, wie z.B. die Erzeugung von Röntgen- und Gamma-Strahlung oder Jets. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um Überreste von Sternen, d.h. Neutronensterne, Weiße Zwerge und Schwarze Löcher. Durch ihre außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften bilden diese Objekte eine einzigartige Möglichkeit, die Physik der extremen Umgebungen zu untersuchen. Außerdem sind erstaunlich viele Fragen zu ihrer Entstehung, ihrer Zusammensetzung und ihrer Entwicklung immer noch offen, und das mehr als 50 Jahre nach ihrer Entdeckung. 

 

In der Abteilung Hochenergieastrophysik werden vor allem Röntgen-Doppelsternsysteme untersucht. Diese Systeme bestehen aus einem Stern und einem kompakten Objekt, die sich gegenseitig umkreisen. In bestimmten Konfigurationen führt die Gravitation dazu, dass ein Teil der äußeren Materie des Sterns auf das kompakte Objekt überfließen kann. Wenn dies geschieht, wird die Bewegungsenergie der auftreffenden Materie in Wärme umgewandelt und es werden Röntgenstrahlen beobachtet. Dieser physikalische Prozess wird Akkretion genannt. 

 

Insbesondere werden am Institut die Eigenschaften von sogenannten akkretierenden Pulsaren erforscht, Röntgen-Doppelsternsysteme, die einen Neutronenstern mit einem extrem starken Magnetfeld beinhalten. Unter anderem werden folgende Fragen untersucht:

  • Woher stammt die intensive Röntgenstrahlung dieser Objekte und wie wird sie erzeugt?
  • Was sind die Eigenschaften der Zyklotronlinien, die man in ihren Spektren beobachtet, und was kann man darüber über die Magnetfelder von Neutronensternen erfahren?
  • Wie entwickeln sich Akkretionscheiben und was sind ihre Eigenschaften?