Die Geheimnisse des Pulsars PSR entschlüsseln

Pulsare sind faszinierende Himmelsobjekte, die Strahlen von Radiowellen ausstossen. Diese Strahlen sind super regelmässig, was Pulsaren ihre charakteristischen periodischen Signale verleiht. Allerdings verhalten sich einige Pulsare anders; manchmal hören sie für eine Weile auf, diese Signale auszusenden. Dieses Verhalten nennt man "Nulling". Wissenschaftler sind ganz scharf darauf, Nulling zu verstehen, weil es Hinweise darauf geben könnte, wie Pulsare altern und was passiert, wenn sie das Ende ihres Lebenszyklus erreichen.

#Die Entdeckung von PSR

Kürzlich haben Forscher einen langperiodischen Pulsar namens PSR entdeckt, während einer laufenden Untersuchung des südlichen Himmels. Dieser Pulsar hat eine ungewöhnliche Rotationsperiode von 1,67 Sekunden und zeigt sowohl Nulling als auch ein Verhalten namens Sub-Puls-Drifting. Sub-Puls-Drifting bedeutet, dass der Hauptpuls des Signals sich im Laufe der Zeit leicht verschiebt und ein Muster bildet.

#Nulling bei Pulsaren

Nulling ist ein seltsames Phänomen, bei dem ein Pulsar vorübergehend seine Radioemission stoppt. Es kann für zufällige Zeiträume auftreten und wird als Signal dafür betrachtet, dass ein Pulsar seinem "Tod" näherkommt. Allerdings ist es nicht immer leicht, Nulling mit dem Alter oder Lebenszyklus eines Pulsars in Verbindung zu bringen. Viele Pulsare zeigen dieses Verhalten, aber die Gründe und Mechanismen dahinter sind noch nicht vollständig verstanden.

#Die SMART-Umfrage

Die Southern-sky MWA Rapid Two-meter (SMART) Pulsar-Umfrage wurde entwickelt, um Pulsare im südlichen Himmel zu entdecken. Sie nutzt niedrige Frequenzen und hat einen weiten Blick auf den Himmel, was es ihr ermöglicht, nach Pulsaren zu suchen, die möglicherweise längere Nulling-Perioden aufweisen. Indem sie Daten über lange Zeiträume aufzeichnet, kann die Umfrage eine Vielzahl von Kandidatensignalen durchfilteren, um echte Pulsar-Emissionen zu finden.

#Detektion und Beobachtung

PSR wurde während der ersten Phasen der SMART-Umfrage gefunden. Signale von dem Pulsar wurden in mehreren Beobachtungen detektiert, und nachfolgende Beobachtungen wurden mit einem anderen leistungsstarken Teleskop namens dem aufgerüsteten Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) durchgeführt, um seinen Standort genau zu bestimmen.

In der ersten Phase der Nachverfolgung schauten sich die Forscher die Daten von der MWA an und massen die anfänglichen Eigenschaften des Pulsars. Sie stellten fest, dass das Signal des Pulsars während der Beobachtungen erheblich variierte, wobei zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche Stärken gemessen wurden.

#Verständnis des Nulling-Verhaltens

Um das Nulling-Verhalten von PSR zu analysieren, untersuchten die Wissenschaftler die Stärke seines Signals im Laufe der Zeit. Sie entdeckten, dass der Pulsar ungefähr die Hälfte seiner Zeit in einem Nulling-Zustand verbrachte. Sie massen die Nulling-Periode und fanden heraus, dass sie etwa 42 Pulsrotationen betrug. Das bedeutet, dass der Pulsar nach jeweils 42 Pulsen in einen Nulling-Zustand übergeht.

#Sub-Puls-Drifting

Die von PSR ausgesendeten Pulse zeigen ebenfalls ein Driftverhalten. Das bedeutet, dass anstelle eines stabilen, konstanten Signals die Spitzenposition des Pulses sich mit der Zeit ändert. Forscher massen dieses Verhalten und fanden einen durchschnittlichen Driftwinkel von etwa 7,1 Grad, mit einem Durchschnitt von 4,8 Pulsen pro Drift.

#Vergleiche mit anderen Pulsaren

Als die Forscher Pulsare betrachteten, die ähnliche Nulling- und Driftverhalten zeigen, fanden sie heraus, dass PSR in eine Kategorie von Pulsaren passt, die grösstenteils in einer Region liegt, die in einem bestimmten Diagramm, das die Eigenschaften von Pulsaren aufträgt, als "Tals des Todes" bezeichnet wird.

#Auswirkungen auf die Pulsar-Physik

Das Verständnis des Verhaltens von PSR kann den Wissenschaftlern helfen, mehr über Pulsare im Allgemeinen zu lernen. Die Ergebnisse könnten zu besseren Detektionsmethoden in zukünftigen Umfragen führen, die es Forschern ermöglichen, noch mehr Pulsare zu finden, die Nulling-Verhalten zeigen.

#Die Natur der Pulsar-Emission

Nulling bei Pulsaren ist ein komplexes Phänomen, und wenn man die Population der Pulsare betrachtet, haben Wissenschaftler festgestellt, dass einige niedrige Nulling-Fraktionen haben, während andere hohe aufweisen. Die zugrunde liegenden Gründe für diese Vielfalt sind jedoch unklar, was darauf hindeutet, dass weitere individuelle Studien erforderlich sind, um die Nuancen des Verhaltens jedes Pulsars zu verstehen.

#Quasi-periodisches Nulling

Einige Pulsare sind bekannt für ihr quasi-periodisches Nulling, bei dem das Muster des Nullings einem bestimmten Rhythmus zu folgen scheint, aber immer noch Variationen zeigen kann. Dieses Verhalten könnte mit der Idee verbunden sein, dass Pulsare Veränderungen in ihren Emissionsbereichen durchlaufen, ähnlich wie das Karussellmodell, das sie als rotierende Strahlen von Radioemission visualisiert.

#Zukunft der Forschung

Aktuelle Entdeckungen, einschliesslich PSR, deuten darauf hin, dass es da draussen noch viele weitere langperiodische Pulsare gibt, die Nulling-Verhalten zeigen. Das Design der SMART-Umfrage ermöglicht gründliche und umfangreiche Suchen, die potenziell viele weitere Pulsare mit ungewöhnlichen Eigenschaften aufdecken könnten.

Umfragen, die längere Beobachtungszeiten in Anspruch nehmen und empfindliche Detektionsmethoden nutzen, werden entscheidend dafür sein, neue Pulsare zu finden. Instrumente wie CHIME und die laufenden Bemühungen der SMART-Umfrage erweisen sich bereits als erfolgreich in dieser Hinsicht.

#Fazit

Nulling ist ein faszinierender Aspekt des Pulsar-Verhaltens, der unsere Verständnis für diese mysteriösen Objekte erweitert. Die Entdeckung von PSR hat neue Forschungsansätze eröffnet und hat das Potenzial, Licht auf die Lebenszyklen von Pulsaren zu werfen, einschliesslich was passiert, wenn sie altern und sich dem Ende ihrer Emissionen nähern. Fortgesetzte Beobachtungen und Analysen werden entscheidend sein, um die Geheimnisse der Pulsare und ihrer einzigartigen Signal Eigenschaften zu entschlüsseln.