Neue Pulsare im Sternhaufen NGC 6517 entdeckt

Kürzlich haben Wissenschaftler acht isolierte Millisekundenpulsare in einem Sternhaufen namens NGC 6517 entdeckt. Diese Entdeckungen wurden mit dem Fünfhundertmeter-Apertur-Sphärischen Radioteleskop, besser bekannt als FAST, gemacht. Millisekundenpulsare sind eine Art von Neutronenstern, die sich sehr schnell drehen, und diese spezielle Gruppe hat Drehperioden von weniger als 10 Millisekunden.

Mit diesen neuen Funden hält NGC 6517 jetzt den Rekord für die meisten bekannten Pulsare im FAST-Himmel, insgesamt 17 Pulsare. Diese Beobachtung ist wichtig, weil sie unser Verständnis von Pulsarpopulationen in Kugelsternhaufen verbessert, das sind enge Gruppen von Sternen.

#Eigenschaften der neuen Pulsare

Die neuen Pulsare wurden als PSR J1801-0857K bis R bezeichnet. Jeder Pulsar zeigt sehr kurze Drehperioden, alle unter 10 Millisekunden. Der Unterschied in den Dispersionmassen, der angibt, wie sich Signale von Pulsaren beim Reisen durch den Raum ausbreiten, beträgt 11,2 cm pc. Dieses Merkmal macht NGC 6517 zum zweiten Cluster mit den höchsten Unterschieden in den Dispersionmassen unter den bekannten Kugelsternhaufen.

Von den insgesamt 17 Pulsaren in NGC 6517 sind 16 isoliert, was etwa 94% der bekannten Pulsare in diesem Cluster ausmacht. Dieser Prozentsatz stimmt mit früheren Studien überein, die nahelegen, dass dichtere Kugelsternhaufen, insbesondere solche, die sich dem Kernkollaps nähern, normalerweise mehr isolierte Pulsare haben.

#Allgemeine Trends bei Kugelsternhaufen

Kugelsternhaufen waren über drei Jahrzehnte hinweg ein wichtiger Fokus bei der Pulsarsuche. Seit dem ersten entdeckten Pulsar in einem Kugelsternhaufen hat sich die Gesamtzahl auf 322 Radiopulsare in 41 verschiedenen Clustern bis Mai 2023 erhöht. Verschiedene Teleskope wie Lovell, Parkes und Arecibo haben Umfragen für Pulsare in Kugelsternhaufen durchgeführt.

In den letzten fünf Jahren wurden allein etwa 120 Pulsare entdeckt, was den Fortschritten in der Teleskoptechnologie zu verdanken ist. Das MeerKAT-Teleskop hat 80 Pulsare identifiziert, während FAST weitere 40 zum Zählen hinzugefügt hat.

Von den 170 bekannten Kugelsternhaufen fallen 45 in den Beobachtungsbereich von FAST. Der Kern und der Halblichtradius von NGC 6517 eignen sich gut für effektive Beobachtungen mit FAST.

#Pulsarsuchmethoden

Die Pulsarnachweis in NGC 6517 nutzte fortlaufende Beobachtungen, die am 24. Juni 2019 begannen und bis zum 31. Dezember 2022 andauerten. Während dieses Zeitraums wurden 19 Beobachtungen mit unterschiedlichen Integrationslängen aufgezeichnet. Die fortschrittlichen Möglichkeiten von FAST ermöglichten eine präzise Datenerfassung über einen bestimmten Frequenzbereich, was zur Identifizierung gepulster Signale beitrug.

Um Interferenzen durch terrestrische Radiosignale zu reduzieren, wurden die Daten verarbeitet, um unerwünschtes Rauschen herauszufiltern. Es wurden mehrere Techniken verwendet, um das Timing der Pulsare zu analysieren und die Suche nach neuen Pulsarkandidaten zu verfeinern.

Nach festgelegten Verfahren verwendeten die Forscher statistische Methoden wie Fourierdomänen-Beschleunigungs-Suchmethoden, um Pulsarsignale zu identifizieren. Indem sie die erkannten Signale durchforsteten, konnte das Team Pulsare identifizieren, die ähnliche Merkmale in verschiedenen Beobachtungen aufwiesen.

#Aktualisierte Erkenntnisse über die Pulsare

Die neu entdeckten Pulsare wurden nicht nur identifiziert, sondern auch effizient zeitlich erfasst. Für den bekannten binären Pulsar im Cluster, NGC 6517B, wurde ein detailliertes Timing-Modell entwickelt. Es beinhaltete verschiedene Parameter wie die Umlaufzeit und die grosse Halbachse der Umlaufbahn des Pulsars.

Die durchschnittlichen Pulsprofile und Timing-Residuals der Pulsare bieten einen klaren Einblick in ihr Verhalten und ihre Eigenschaften. Das Team fand heraus, dass sie zwar präzise Timing-Lösungen für mehrere neue Pulsare etablieren konnten, andere jedoch weitere Überwachung benötigten, um die Erkennungskonsistenz zu verbessern.

Ausserdem entdeckten die Forscher kurz nach ihren ersten Funden drei schwächere Pulsare im Cluster. Auch deren Drehperioden wurden gemessen, was zur wachsenden Liste bekannter Pulsare in NGC 6517 beiträgt.

#Auswirkungen der Erkenntnisse über Pulsarpopulationen

Die Funde aus NGC 6517 unterstreichen das anhaltende Interesse an Pulsarpopulationen in Kugelsternhaufen. Die hohe Anzahl isolierter Pulsare in dichten Clustern deutet auf eine starke Korrelation mit den physikalischen Eigenschaften des Clusters hin, wie Fluchtgeschwindigkeit und zentrale Massendichte.

Diese Korrelationen weisen darauf hin, dass die Umgebungen, in denen Pulsare entstehen und sich entwickeln, ihren aktuellen Zustand beeinflussen. Die empirischen Methoden, die zur Analyse dieser Populationen verwendet werden, bieten Einblicke in die Beziehung zwischen den physikalischen Eigenschaften von Sternhaufen und der Anzahl der Pulsare, die sie enthalten.

Im Rahmen der empirischen bayesianischen Analyse, die für diese Forschung verwendet wurde, wird eine Vorhersage gemacht, die die Anzahl potenzieller Pulsare mit den Fluchtgeschwindigkeiten von Clustern in Verbindung bringt. Diese Methode ermöglicht es den Forschern, die Gesamtzahl der wahrscheinlich vorhandenen Pulsare in verschiedenen Clustern zu schätzen.

#Zukünftige Forschungsrichtungen

Die laufenden Forschungen zu Pulsaren offenbaren weiterhin neue Informationen über ihre Eigenschaften und Ursprünge. Mit weiteren Beobachtungen hoffen die Forscher, die Bevölkerungsmodelle und Vorhersagen für andere Kugelsternhaufen, in denen Pulsare möglicherweise noch unentdeckt sind, zu verfeinern.

Die Implikationen der Entdeckung weiterer Pulsare gehen über die Cluster selbst hinaus. Das Verständnis von Pulsarpopulationen kann dazu beitragen, die Evolution von Sternen und die Umgebungen, in denen sie existieren, zu erkunden. Diese Arbeiten inspirieren auch weitere Untersuchungen darüber, wie der Kernkollaps in Clustern zu höheren Raten der Pulsarbildung führen kann.

Mit der Verbesserung der Teleskope und dem Einsatz neuer Geräte erwarten die Forscher, dass noch viele weitere Pulsare gefunden werden. Aktuelle Projekte, wie die mit MeerKAT und dem zukünftigen Square Kilometer Array (SKA), versprechen, unser Wissen über Pulsare und ihre Eigenschaften erheblich zu erweitern.

#Fazit

Die Entdeckung von acht neuen isolierten Millisekundenpulsaren in NGC 6517 ist ein bemerkenswerter Fortschritt in der Studie von Pulsaren. Mit insgesamt 17 Pulsaren, die nun in diesem Cluster bekannt sind, tragen die gesammelten Daten erheblich zum Verständnis der Pulsarpopulationen in Kugelsternhaufen bei.

Die Forschung beleuchtet die Beziehungen zwischen den physikalischen Eigenschaften der Cluster und dem Auftreten von Pulsaren. Mit dem Fortschritt in Technologie und Beobachtungsstrategien wird das Potenzial für neue Funde weiter wachsen, was unser Verständnis des Universums und der faszinierenden Objekte, die es enthält, bereichert.