Das Zusammensetzen des pulsierenden Puzzles von Röntgenpulsaren

• Antragsteller: Dr. Victor Doroshenko
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418943601

Akkretierende Röntgenpulsare dienen als natürliche Laboratorien für die Physik unter extremen Bedingungen in Bezug auf Magnetfelder (B≈10^12-14 G), Schwerkraft (log g ≈14) und Temperatur (T≈10^8 K). In diesen Laboratorien kann die Wechselwirkung von Materie mit intensiver Strahlung und die Ausbreitung von Licht in extrem starken Feldern, die auf der Erde nicht erzeugt werden können, untersucht werden. Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, ist jedoch ein klares und kohärentes Verständnis der Astrophysik dieser Objekte, d.h. wie die beobachtete Emission von den Pulsaren erzeugt wird, eine wesentliche Voraussetzung. Leider ist die Emission der vom Neutronenstern ausgehenden Strahlung, d.h. ihre Geometrie und physikalischen Eigenschaften, trotz mehr als vierzigjähriger Studien bislang noch unklar und umstritten. Dies ist vor allem auf die Probleme bei der Interpretation der Beobachtungen zurückzuführen. Tatsächlich ist die beobachtete Röntgenstrahlung eine Kombination aus Strahlung, die 1) in höchstwahrscheinlich unabhängigen und noch nicht verstandenen Bereichen um die beiden Pole des Neutronensterns erzeugt wird; 2) durch seine Schwerkraft abgelenkt wird und 3) im Wesentlichen von der Geometrie abhängt (d.h. vom Winkel zwischen der Sichtlinie und der Magnetfeldachse, zwischen dieser und der Spinachse und von der Abweichung der Position der Pole). Die Beiträge der einzelnen Pole und ihre intrinsischen Emissionseigenschaften sind noch nicht bekannt. Dieses Verständnis ist jedoch unerläßlich, um theoretische Vorhersagen über die Entstehung der Emission in akkretierenden Pulsaren zu entwickeln und zu testen. Mit diesem Projekt wollen wir dieses Problem mit einem innovativen Ansatz und einer neuartigen Technik lösen, welche die Eigenschaften der beobachteten Röntgenflussvariabilität, die durch stochastische Akkretionsratenschwankungen hervorgerufen wird, ausnutzt. Im Wesentlichen zielen wir darauf ab, die individuellen “Akkretionsstimmen” der beiden Pole des Neutronensterns zu “hören”, so wie unser Gehirn die einzelnen Stimmen in einer Unterhaltung identifiziert. Dies geschieht durch den Einsatz modernster Methoden, die für das bekannte Problem der “blinden Quellentrennung” in den Bereichen Telekommunikation, Radar/Sonar, Medizin, Machine Vision und Spracherkennung entwickelt wurden. Wir werden diese Methoden entwickeln und auf Beobachtungen anwenden, die mit dem Rossi X-ray Timing Explorer und dem Hard X-ray Modulation Telescope gewonnen wurden. Wie unsere Vorversuche zeigen, werden diese Techniken es erstmals ermöglichen, die Geometrie und die intrinsischen Strahlmuster ohne zusätzliche Annahmen zu rekonstruieren und so einen fundierten Vergleich von Beobachtungen mit theoretischen Vorhersagen zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China, Niederlande
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andrea Santangelo
• Kooperationspartner: Alexander Mushtukov, Ph.D.; Professor Shu Zhang