Beobachtungsdaten von neun Pulsaren, einschließlich des Krabbenpulsars, legen nahe, dass diese sich schnell drehenden Neutronensterne das elektromagnetische Äquivalent eines Schallknalls emittieren. Ein Modell, das zum Verständnis dieses Phänomens erstellt wurde, zeigt, dass sich die Emissionsquelle möglicherweise schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegt . Forscher sagen, da die Polarisationsströme in diesen Emissionen mit einem Mechanismus, der mit einem Synchrotron verglichen wird, herumgeschleudert werden, könnten sich die Quellen bis zur sechsfachen Lichtgeschwindigkeit oder 1,8 Millionen km pro Sekunde bewegen. Obwohl die Strahlungsquelle die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, bewegt sich die emittierte Strahlung nach Verlassen der Quelle mit normaler Lichtgeschwindigkeit. "Dies ist keine Science-Fiction, und in diesem Modell wurden keine Gesetze der Physik gebrochen", sagte John Singleton vom Los Alamos National Laboratory bei einer Pressekonferenz auf dem Treffen der American Astronomical Society in Washington, DC. "Und Einsteins Theorie der Speziellen Relativitätstheorie wird nicht verletzt."
Dieses Modell, das als superluminales Modell von Pulsaren bezeichnet wird, wurde von Singleton und seiner Kollegin Andrea Schmidt als Lösung vieler unbeantworteter Probleme mit Pulsaren beschrieben. "Wir können mit diesem Modell eine Reihe von Wahrscheinlichkeiten erklären", sagte Singleton, "und es gibt eine große Menge von Beobachtungsdaten verfügbar, so wird es reichlich Möglichkeiten geben, dies zu überprüfen. “
Pulsare senden erstaunlich regelmäßige, kurze Radiowellen aus. Innerhalb der Emissionen aus den Impulsen bewegen sich die zirkulierenden Polarisationsströme in einer Kreisbahn, und ihre emittierte Strahlung ist analog zu der von Elektronensynchrotronanlagen, die zur Erzeugung von Strahlung vom fernen Infrarot bis zum Röntgenstrahl für Experimente in der Biologie und anderen Bereichen verwendet werden. Mit anderen Worten ist der Pulsar eine sehr breitbandige Strahlungsquelle.
Singleton sagte jedoch, dass die Tatsache, dass sich die Quelle schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt, zu einem Fluss führt, der als Funktion der Frequenz schwingt. "Trotz der großen Geschwindigkeit des Polarisationsstroms selbst bedeuten die kleinen Verschiebungen der geladenen Teilchen, aus denen er besteht, dass ihre Geschwindigkeiten langsamer als Licht bleiben", sagte er.
Diese superluminalen Polarisationsströme sind Störungen in der Plasmaatmosphäre des Pulsars, in denen entgegengesetzt geladene Teilchen um kleine Mengen in entgegengesetzte Richtungen verschoben werden. Sie werden durch das rotierende Magnetfeld des Neutronensterns induziert. Dies erzeugt das elektromagnetische Äquivalent eines Schallknalls aus dem Beschleunigen von Überschallflugzeugen. So wie der „Boom“ weit vom Flugzeug entfernt sehr laut sein kann, bleiben die analogen Signale vom Pulsar über sehr große Entfernungen intensiv.
Bereits in den 1980er Jahren haben Nobelpreisträger Vitaly Ginzburg und Kollegen gezeigt, dass solche Ströme, die schneller als Licht sind, als Quellen elektromagnetischer Strahlung wirken. Seitdem wurde die Theorie von Houshang Ardavan von der Universität Cambridge, Großbritannien, entwickelt, und in Großbritannien, Russland und den USA wurden mehrere bodengestützte Demonstrationen des Prinzips durchgeführt. Bisher wurde durch bodengestützte Experimente gezeigt, dass Polarisationsströme, die sich mit der bis zu sechsfachen Lichtgeschwindigkeit bewegen, eng fokussierte Strahlungsstöße emittieren.
Obwohl die hochtechnische Präsentation von Singleton und Schmidt zugegebenermaßen über die Köpfe vieler Besucher (und Online-Zuschauer) ging, sagten LANL-Forscher, dass das Superluminal-Modell Daten vom Krabbenpulsar und acht anderen Pulsaren anpasst, die elektromagnetische Frequenzen vom Radio bis zu Röntgenstrahlen umfassen. In jedem Fall berücksichtigte das Superluminalmodell den gesamten Datensatz über 16 Größenordnungen der Frequenz mit im Wesentlichen nur zwei einstellbaren Parametern. Im Gegensatz zu früheren Versuchen, bei denen mehrere unterschiedliche Modelle verwendet wurden, um kleine Frequenzbereiche von Pulsarspektren anzupassen, sagte Schmidt, dass ein einziger Emissionsprozess das gesamte Spektrum des Pulsars ausmachen kann.
"Wir glauben, dass wir mit dieser Methode alle Beobachtungsdaten erklären können", sagte Singleton.
Auf die Frage sagte Singleton, sie hätten von der Pulsar-Community einige feindliche Reaktionen auf ihr Modell erhalten, aber viele andere seien "gemeinnützig entsorgt worden, weil dies viele ihrer Daten erklärt".
Bildunterschrift: Künstlerische Darstellung eines anomalen Röntgenpulsars. Bildnachweis: ESA
Aufsätze: Singleton et al., Ardavan et al., Ardavan et al
Quellen: AAS-Pressekonferenz, LANL,
