Untersuchungen zu den Endpunkten der Sternentwicklung
Starke Schwerkraft und extreme Magnetfelder machen Neutronensterne und Schwarze Löcher zu konkurrenzlosen Testbänken der Teilchenphysik, der allgemeinen Relativitätstheorie und magnetohydrodynamischen Phänomene. Das EU-geförderte Projekt ACCRETION STATES (Multiwavelength spectral timing of black holes and neutron stars: A new step in our understanding of accretion processes) konzentrierte sich auf einen Prozess, der diese astrophysikalischen Quellen antreibt: Akkretion. Akkretierende Neutronensterne und Schwarze Löcher gehören zu den hellsten Quellen im Röntgenhimmel. Röntgenbeobachtungen von Neutronensternen erlaubten Astrophysikern, das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen von Dichte und magnetischer Feldstärke zu untersuchen. Allerdings waren akkretierende schwarze Löcher die einzigen astrophysikalischen Orte, an denen sie Phänomene studieren, nur wenige Gravitationsradien von ihrer Quelle entfernt studieren konnten. Die Studie der Wissenschaftler von ACCRETION STATES basierte auf Beobachtungen von mehr als 10 Schwarzen Löchern und 50 Neutronensternen. Dies ist die größte verfügbare Stichprobe von Beobachtungen, die einen Bezugspunkt für die Klassifizierung ihres Verhaltens in verschiedene Akkretionzustände liefern sollen. Diese Zustände, die sich durch verschiedene spektrale und zeitliche Eigenschaften unterscheiden, spiegeln die Geometrie und die Strahlungseffizienz der Akkretion wider. Während des so genannten harten Zustands, der in dem anfänglichen Anstieg der Akkretion beobachtet wird, wird das Röntgenspektrum von Compton-Emission dominiert und zeigt eine hohe Variabilität. Es geht einem weichen Zustand von etwa konstanter Leuchtkraft voraus. Da die thermische Akkretion dominiert, fällt die Helligkeit der Quelle langsam ab, bis ein umgekehrter Übergang in den harten Zustand auftritt. Dieses Verhalten, das als Hysterese bekannt ist, tritt bei Neutronenstern-Systemen und Systemen mit schwarzen Löchern üblicherweise auf. Diese Ergebnisse wurden in zahlreichen Publikationen in referierten Zeitschriften beschrieben und auf internationalen wissenschaftlichen Konferenzen präsentiert. Das Projekt ACCRETION STATES hat unser empirisches Verständnis der Veränderungen in den Röntgenspektren der Endpunkte der Sternentwicklung erweitert sowie einige der zugrunde liegenden Theorien für diesen Ursprung.
Schlüsselbegriffe
Stellare Evolution, Neutronensterne, schwarze Löcher, Akkretion, Röntgenbeobachtungen
