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Startseite/Astronomie und Himmel/Pulsar (Leuchtturm)

Pulsar (Leuchtturm)

Ein Neutronenstern mit gekippter magnetischer Achse sendet einen engen Strahlungskegel; kreuzt der Kegel die Erde, sieht man Impulse. Einstellbar sind Rotationsperiode, Strahlbreite und der Winkel zur Sichtlinie.

Strahl des Neutronensterns

50 ms
28 °
12 °

Gemessene Größen

Winkelgeschwindigkeit125.7 rad/s
Rotationsfrequenz20.00 Hz

Zum Modell

Ein Pulsar (Leuchtturm) ist ein schnell rotierender Neutronenstern, dessen magnetische Achse nicht mit der Rotationsachse zusammenfällt. Geladene Teilchen in der Magnetosphäre erzeugen einen engen Kegel kohärenter Radiostrahlung: kreuzt der Kegel die Sichtlinie, registriert der Beobachter Impulse — das Leuchtturmmodell. Die Impulsperiode ist die Rotationsperiode P, die Frequenz ν = 1/P. Millisekundenpulsare wurden durch Akkretion in einem engen Doppelsystem hochgesponnen. Pulsar-Timing-Arrays vergleichen die Ankunftszeiten der Impulse über Jahre und suchen kohärente Nanohertz-Verschiebungen durch Gravitationswellen. Hier nur die Geometrie: Periode, Kegelbreite und ein Lehrprofil des Impulses; Plasma der Magnetosphäre und Effekte der ART werden nicht modelliert.

Für wen: Astrophysik im Studium nach der Sternentwicklung: Neutronensterne, Pulsar-Timing.

Wichtige Begriffe

  • pulsar
  • neutronenstern
  • leuchtturmmodell
  • magnetosphäre
  • impulsperiode
  • millisekundenpulsar
  • pulsar-timing-array

So funktioniert es

Der Neutronenstern rotiert mit der Periode P; der Strahlungskegel (Leuchtturm) überstreicht den Raum. Kreuzt der Kegel die Sichtlinie, erscheint auf dem Graphen ein Impuls. Die Regler setzen die Rotationsperiode (von einigen zehn Millisekunden; bei realen Millisekundenpulsaren ist P noch kleiner), die Kegelbreite und den Schnittwinkel zum Beobachter. Das ist ein geometrisches Modell, keine Rechnung des Plasmas der Magnetosphäre.

Wichtige Gleichungen

ν = 1/P · Timing-Residuen — Doppelsysteme und GW-Hintergrund

Häufige Fragen

Sind die Impulse streng periodisch?
Auf kurzen Intervallen — fast ja. Auf langen sieht man Abbremsung der Rotation, Glitches, Doppler-Verschiebung in Doppelsystemen und Dispersion im interstellaren Medium; die Datenreduktion zieht diese Effekte ab.
Strahlen alle Pulsare im Radiobereich?
Nein. Manche sind heller im Röntgen- oder Gammabereich; die Strahlungsmechanismen sind Gegenstand der Forschung.