SAX J1808: Einblicke aus dem Ausbruch 2019

Neutronenster sind extrem dichte Objekte, die entstehen, wenn massive Sterne in Supernovae explodieren. Diese Sterne können Material von einem Begleitstern anziehen, was zu einem faszinierenden Phänomen führt, das als Neutronenstern-Röntgenbinärsysteme (NS-XRBs) bekannt ist. Unter diesen gibt es einzigartige Systeme, die als akretierende Millisekunden-Röntgenpulsare (AMXPs) bezeichnet werden, die sehr schnell rotieren und Röntgenpulse erzeugen. Ein solches bemerkenswertes System ist SAX J1808.4-3658.

#Was passierte während des Ausbruchs 2019?

2019 erlebte SAX J1808 einen signifikanten Ausbruch, bei dem das System eine grosse Menge Energie abgab. Während dieses Ereignisses sammelten Wissenschaftler Daten mit Radioteleskopen und Röntgenobservatorien, um die Verbindung zwischen dem Material, das auf den Neutronenstern fällt (Akkretion), und den Materialjets, die er ausstösst, zu untersuchen. Die optischen Messungen von bodengestützten Teleskopen lieferten weitere Details über den Ausbruch.

Forscher bemerkten, dass nach dem Hauptpeak des Ausbruchs ein zweiter Anstieg der Radiostrahlung stattfand, was darauf hindeutete, dass die Jets in dieser Zeit stärker wurden.

#Radio- und Röntgenbeobachtungen

Um den Ausbruch zu analysieren, trugen die Forscher die Radio- und Röntgenmessungen in einem Diagramm ein, das als Radio:Röntgen-Diagramm bekannt ist. Dieses Diagramm hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie die Helligkeit in Radiowellen mit der Helligkeit in Röntgenstrahlen für diese Arten von Systemen zusammenhängt.

Die Daten von SAX J1808 passten in ein bekanntes Muster für andere Röntgenbinärsysteme, was es den Wissenschaftlern ermöglichte, ihr Verständnis seines Verhaltens im Vergleich zu früheren Messungen zu verfeinern. Das war wichtig, weil es zeigte, dass SAX J1808 ein wichtiges Beispiel für das Studium ähnlicher Systeme bleibt.

#Zusätzliche Beobachtungen anderer Systeme

Neben SAX J1808 schaute man sich auch zwei andere Systeme an: MAXI J0911-655 und XTE J1701-462. Leider zeigten beide Systeme während der Beobachtungen keine nachweisbaren Radiostrahlungen, aber es wurden obere Grenzen für ihre Radiohelligkeit festgelegt. Das hilft, eine Grundlage zu schaffen, um ihr Verhalten im Vergleich zu SAX J1808 zu verstehen.

#Das Verständnis der Neutronensternumgebungen

Die Umgebung um Neutronenster spielt eine entscheidende Rolle für ihr Verhalten. Zum Beispiel gibt es verschiedene Arten von Neutronensternensystemen, wie solche mit niedermassigen Begleitern und solche mit schwereren Begleitern. Niedermassige Systeme sind tendenziell deutlich älter als ihre massereicheren Pendants. In einigen niedermassigen Systemen kann der Neutronenstern aufgrund der Akkretion von Materie in sehr kurzen Perioden rotieren.

In AMXPs wie SAX J1808 wird angenommen, dass der Neutronenstern ursprünglich als normaler Pulsar entstand, bevor er im Laufe der Zeit langsamer wurde. Wenn Material wieder auf den Stern zu fallen beginnt, wird er schnell schneller, was zu den schnellen Pulsationen führt, die beobachtet werden.

#Die einzigartige Klassifizierung von Neutronensternen

Neutronenster werden basierend auf ihren Eigenschaften und Verhaltensweisen klassifiziert. Die Klassifikationen umfassen Atoll-Quellen und Z-Quellen, die verschiedene Arten von Röntgenverhalten in Bezug auf die Akkrationsraten des Systems darstellen. Diese Klassen werden anhand ihrer Röntgenhelligkeit in weichen und harten Energiebändern identifiziert, was im Zeitverlauf auf Diagrammen unterschiedliche Muster bildet.

Für Z-Quellen wird ein spezifisches Muster beobachtet, das oft als „Z-Form“ bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu zeigen Atoll-Quellen typischerweise ein „C-Form“-Muster. Es gibt auch Systeme, die eine Mischung dieser Eigenschaften zeigen, was die Klassifizierung komplizierter macht.

#Die Bedeutung von Radio- und Röntgenstudien

Die Untersuchung der Beziehung zwischen Radiostrahlungen (von Jets) und Röntgenstrahlungen (von Akkretion) ist wichtig, um die Physik zu verstehen, die in diesen Systemen beteiligt ist. Generell neigen Schwarze Löcher dazu, in Radiowellen heller zu sein als Neutronenster bei gleicher Röntgenhelligkeit.

Diese Forschung zielt auch darauf ab, Einblicke zu gewinnen, wie diese verschiedenen Systeme miteinander zusammenhängen. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, dass Schwarze Löcher Energie ineffizient verlieren könnten, während Neutronenster die Energie effizient umwandeln.

#Die Beobachtungen des SAX J1808-Ausbruchs 2019

Während des Ausbruchs von SAX J1808 im Jahr 2019 wurden umfangreiche Beobachtungen mit verschiedenen Instrumenten durchgeführt. Die Daten zeigten einen Hauptpeak in den Röntgenstrahlungen und nachfolgende Aktivitäten. Der Multi-Wellenlängen-Ansatz kombinierte Daten aus Radio-, Röntgen- und optischen Beobachtungen, um ein vollständiges Bild des Ausbruchs zu zeichnen.

In Bezug auf das Timing wurde beobachtet, dass optische Signale vor den Röntgen- und Radiosignalen ihren Höhepunkt erreichten. Das deutet darauf hin, dass der Ausbruch möglicherweise von den äusseren Teilen der umgebenden Scheibe aus begann, bevor die inneren Teile anfingen, sich zu beschleunigen.

#Details aus den optischen und Radio-Beobachtungen

Die optischen Daten zeigten einen Anstieg der Helligkeit, wobei ein Peak etwa zur Zeit des Haupt-Röntgen-Ausbruchs auftrat. Die Radio-Beobachtungen von MeerKAT zeigten, dass in den ersten Überwachungsperioden keine Detektionen erfolgten, aber spätere Beobachtungen einen Peak in der Radiohelligkeit nach dem Röntgen-Ausbruch erfassten.

Das war wichtig, da es darauf hinwies, dass die Jets während des Ausbruchs aktiv waren, was es den Forschern ermöglichte zu analysieren, wie die Jets mit dem Akkretionprozess interagierten.

#Vergleich anderer Neutronensternsysteme

Neben SAX J1808 wurden auch Beobachtungen von MAXI J0911 und XTE J1701 durchgeführt. Während diese Systeme keine nachweisbaren Radiosignale zeigten, lieferten sie obere Grenzen für ihre Helligkeitsniveaus. Das war wichtig, um ihr Verhalten mit SAX J1808 zu vergleichen.

Für MAXI J0911, der in einem zentralen Sternhaufen liegt, wurde ein Mangel an hellen Radiostrahlungen festgestellt, aber frühere Röntgenaktivitäten wurden detektiert. In der Zwischenzeit zeigte XTE J1701 schwankende Verhaltensweisen, die mit Z- und Atoll-Klassifikationen übereinstimmten, was die Komplexität innerhalb der NS-XRBs weiter hervorhebt.

#Fazit

Der Ausbruch von SAX J1808 im Jahr 2019 lieferte wertvolle Daten zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen Akkretion und Jetbildung in Neutronensternsystemen. Die kombinierten Beobachtungen aus mehreren Wellenlängen hoben die dynamische Umgebung dieser Systeme hervor und boten Kontext für andere Neutronensternsysteme.

Während die Forscher weiterhin verschiedene Neutronensternarten untersuchen, hoffen sie, weitere Einblicke in die ablaufenden Prozesse zu gewinnen, die zum breiteren Verständnis der Stellarentwicklung und der Komplexität des Universums beitragen. Die Erkenntnisse von SAX J1808, zusammen mit denen von MAXI J0911 und XTE J1701, betonen die Notwendigkeit fortlaufender Überwachung und Forschung in der Astrophysik.

Durch diese Arbeit wollen Wissenschaftler die wahre Bedeutung solcher Systeme im Vergleich zu schwarzen Löchern und anderen Himmelskörpern aufdecken, was letztendlich ein klareres Bild davon vermittelt, wie diese faszinierenden Phänomene im Universum funktionieren.