Der Röntgenhintergrund besteht aus einer Vielzahl schwacher Objekte. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik haben mithilfe der empfindlichsten Röntgenkarte der Galaxie, die aus 10-jährigen Daten des Rossi XTE-Orbitalobservatoriums gewonnen wurde, den Ursprung der galaktischen Hintergrundemission entdeckt. Sie zeigen, dass es aus der Emission von einer Million akkretierender Binärdateien der Weißen Zwerge und Hunderten Millionen normaler Sterne mit aktiven Koronen besteht.
Fast 400 Jahre nachdem Galileo festgestellt hatte, dass die wispy Milchstraße tatsächlich eine Vielzahl einzelner Sterne umfasst, haben Wissenschaftler, die den Rossi X-ray Timing Explorer der NASA verwenden, dasselbe für die Röntgenmilchstraße getan.
Der Ursprung des sogenannten galaktischen Röntgenhintergrunds ist seit langem ein Rätsel. Wissenschaftler sagen jetzt, dass diese Decke aus Röntgenlicht nicht diffus ist, wie viele gedacht haben, sondern aus unzähligen Hunderten Millionen einzelner Quellen stammt, die von einer Art toten Sterns dominiert werden, der als weißer Zwerg bezeichnet wird.
Wenn dies bestätigt würde, würde dieser neue Befund einen tiefgreifenden Einfluss auf unser Verständnis der Geschichte unserer Galaxie haben, von der Sternentstehung über die Supernova-Rate bis zur Sternentwicklung. Die Ergebnisse lösen wichtige theoretische Probleme, deuten jedoch auf eine überraschende Unterzählung von Sternobjekten hin.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) in Garching und des Weltraumforschungsinstituts der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau diskutieren diese Ergebnisse in zwei in Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Artikeln.
"Von einem Flugzeug aus kann man nachts ein diffuses Leuchten aus einer Stadt sehen", sagte Dr. Mikhail Revnivtsev von MPA, Hauptautor einer der Zeitungen. „Zu sagen, dass eine Stadt Licht produziert, reicht nicht aus. Erst wenn Sie näher kommen, sehen Sie einzelne Quellen, aus denen dieses Leuchten besteht - die Hauslichter, Straßenlaternen und Autoscheinwerfer. In dieser Hinsicht haben wir die einzelnen Quellen für lokales Röntgenlicht identifiziert. Was wir gefunden haben, wird viele Wissenschaftler überraschen. “
Röntgenstrahlen sind eine energiereiche Form von Licht, die für unsere Augen unsichtbar und weitaus energiereicher ist als optisches und ultraviolettes Licht. Unsere Augen sehen einzelne Sterne in einem weitgehend dunklen Himmel. In Röntgenbandbreiten ist der Himmel niemals dunkel; es gibt ein durchdringendes und konstantes Leuchten.
Frühere Beobachtungen konnten nicht genügend Röntgenquellen aufdecken, um die „Röntgenmilchstraße“ zu erklären. Dies führte zu theoretischen Problemen. Wenn das Röntgenlicht von heißem und diffusem Gas stammen würde, würde es letztendlich „aufsteigen“ und den Grenzen der Galaxie entkommen. Darüber hinaus müsste all dieses heiße Gas aus Millionen vergangener Sternexplosionen stammen, die als Supernovae bezeichnet werden, was bedeuten würde, dass Schätzungen der Sternentstehung und des Sterntodes weit entfernt waren.
"Röntgenteleskope können die Emission in diskrete Quellen auflösen, aber nur etwa 30 Prozent der Emission ausmachen", sagte Dr. Jean Swank, Projektwissenschaftler für den Rossi Explorer am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, USA. „Viele haben gedacht, dass der Löwenanteil wirklich diffus ist, zum Beispiel durch heißes Gas zwischen den Sternen. Jetzt scheint alles auf eine Kombination von zwei Arten von Sternen zurückzuführen zu sein. “
Die neue Studie basiert auf fast 10 Jahren Daten, die vom Rossi Explorer gesammelt wurden, und stellt die gründlichste Karte der Galaxie in Röntgenbandbreiten dar. Das Wissenschaftsteam kam zu dem Schluss, dass die Milchstraße tatsächlich voller Röntgensterne ist, von denen die meisten nicht sehr hell sind, und dass Wissenschaftler ihre Anzahl im Laufe der Jahre um das Hundertfache unterschätzt hatten.
Überraschenderweise sind die üblichen Verdächtigen der Röntgenemission - Schwarze Löcher und Neutronensterne - hier nicht beteiligt. Bei höheren Röntgenenergien entsteht das Röntgenlicht fast ausschließlich aus Quellen, die als kataklysmische Variablen bezeichnet werden.
Eine katastrophale Variable ist ein binäres Sternensystem, das einen relativ normalen Stern und einen weißen Zwerg enthält. Dies ist eine Sternglut eines Sterns wie unserer Sonne, dem der Treibstoff ausgegangen ist. Ein weißer Zwerg ist für sich genommen dunkel. In einer Binärdatei kann es Materie von seinem Begleitstern entfernen, um sich in einem als Akkretion bezeichneten Prozess zu erhitzen. Das angesammelte Gas ist sehr heiß, eine Quelle beträchtlicher Röntgenstrahlen.
Bei etwas niedrigeren Röntgenenergien ist das Leuchten eine Mischung aus etwa einem Drittel kataklysmischen Variablen und zwei Dritteln aktiven Sternkoronen. Der größte Teil der stellaren Koronaaktivität findet auch in Binärdateien statt, in denen ein Begleiter in der Nähe die äußeren Teile des Sterns effektiv aufwirbelt. Dies aktiviert das Sternanalogon, um Sonneneruptionen zu erzeugen, die Röntgenstrahlen aussenden. Das Wissenschaftsteam sagt, dass es in unserer Galaxie mehr als eine Million kataklysmische Variablen und fast eine Milliarde aktive Sterne gibt. Beide Zahlen spiegeln eine erhebliche Unterzählung in früheren Schätzungen wider.
"Wie bei einer medizinischen Röntgenaufnahme zeigt die Karte des galaktischen Röntgenhintergrunds Details der Struktur der Milchstraße", sagte Revnivtsev. „Wir können durch die gesamte Galaxie sehen und Röntgenquellen zählen. Dies ist sehr wichtig für Astronomen, die das Leben von Sternen berechnen. “
Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, USA, verwaltet den Rossi Explorer, der im Dezember 1995 gestartet wurde.
Ursprüngliche Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
