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  Aktuelle Forschung :: April 2006 Zur Übersicht

INTEGRAL kartiert die harte Röntgenstrahlung in der Milchstraße

Wissenschafter des Max-Planck-Instituts für Astrophysik konnten erstmals eine Karte und ein Spektrum des hochenergetischen Röntgenglühens der Milchstraße erstellen. Die Strahlung, deren Herkunft mehr als 30 Jahre rätselhaft blieb, scheint von Millionen von Doppelsternen zu stammen, in denen Gas von einem Stern auf seinen kompakten Begleiter, einen Weißen Zwerg, fällt.

Abb. 1: Die Karte der harten Röntgenstrahlung (17-60 keV) der Milchstraße, die durch INTEGRAL Messungen erstellt wurde (Falschfarben) stimmt sehr gut mit dem Bild der Milchstraße im nahen Infrarot überein (schwarze Konturlinien). Dies stützt die Hypothese dass der Großteil der Emission von schwach strahlenden, kompakten stellaren Quellen stammt.

Abb. 2: Helligkeitsverteilung der galaktischen harten Röntgenstrahlung (GRXE Strahlung) entlang der galaktischen Ebene (rot schraffiert). Die blaue Linie repräsentiert die Helligkeitsverteilung der Milchstraße im nahen Infrarot.

Die Strahlung unserer Milchstraße hat je nach Spektralbereich sehr unterschiedlichen Ursprung. Im nahen Infrarot, Optischen und Ultravioletten, zum Beispiel, stammt sie hauptsächlich von Sternen. Bei harten Gammastrahlen kommt sie dagegen von der Wechselwirkung hochenergetischer kosmischer Strahlenteilchen mit der interstellaren Materie in der Milchstraße. Röntgenstrahlung und weiche Gammastrahlung wird von einigen hundert hellen, kompakten Quellen (Gas schluckende Neutronensterne und Schwarze Löcher) erzeugt. Ein zusätzlicher Beitrag von weicher Röntgenstrahlung konnte bislang allerdings keinen Punktquellen zugeordnet werden, die sich durch Beobachtungen auflösen und identifizieren ließen. Dieses Glühen konzentriert sich nahe der galaktischen Ebene und formt gewissermaßen eine Kante aus Röntgenlicht. Sie wird daher als "GRXE" (vom englischen "Galactic ridge X-ray emission") Strahlung bezeichnet.

Erst kürzlich haben Messungen gezeigt, dass gute Gründe dafür sprechen, dass die GRXE Strahlung (oder zumindest der größte Teil davon) von einer großen Zahl von Anzahl sehr schwacher stellarer Röntgenquellen stammt, nämlich von Weiißen Zwergen, die in Doppelsternsystemen heißes Gas von einem Begleitstern absaugen ("akkretieren") und Sternen mit aktiver Korona (siehe linkPfeil.gifBeitrag vom März). Weiße Zwerge sind kompakte Überreste ausgebrannter Sterne, die eine Masse vergleichbar der unserer Sonne haben, dabei aber auf die Größe kleiner als die Erde geschrumpft sind. Eine solcher Zusammenhang erlaubt genaue Vorhersagen des Spektrums und der räumlichen Verteilung der GRXE Strahlung. Das Spektrum sollte bei Energien jenseits von etwa 20 keV exponentiell abfallen, da diese Energie der gravitativen Bindungsenergie von Protonen auf einem Weißen Zwerg entspricht. Die räumliche Verteilung der GRXE Strahlung sollte der Dichte von Sternen in der Milchstraße folgen.

Diese Vorhersagen konnten nun von einem Team von Astronomen am MPI für Astrophysik anhand von neuen Daten bestätigt werden. Diese Daten wurden mit dem fortschrittlichsten Messgerät für harte Röntgenstrahlung gewonnen, das sich im Augenblick im Erdorbit befindet, dem IBIS Teleskop des INTEGRAL Satelliten. Sie wurden über einen Zeitraum von vier Jahren mit diesem Messgerät aufgezeichnet und erlauben es, eine Karte des harten Röntgenglühens der Milchstraße zu erstellen und das zugehörige Spektrum zu messen. Die Karte stimmt nicht gut mit der Gammastrahlung der Milchstraße überein, was stark dafür spricht, dass die Röntgenstrahlung nicht von der Wechselwirkung kosmischer Teilchenstrahlung mit dem interstellaren Gas stammt. Stattdessen folgt die Intensität der harten Röntgenstrahlung sehr schön der Sternmassenverteilung. Dies ist ein sehr überzeugender Hinweis darauf, dass der Großteil der GRXE Strahlung tatsächlich von schwachen, kompakten Quellen kommt. Insbesondere sollte im Energiebereich der Messung zwischen 17 und 100 keV die meiste Strahlung von akkretierenden Weißen Zwergen in Doppelsternen abgegeben werden. Das aufgezeichnete GRXE Spektrum zeigt genau den dabei erwarteten starken Abfall bei hohen Energien.

Bei noch höheren Energien (200-500 keV) beginnt die diffuse Emission von zerstrahlenden Positronen über die galaktische Strahlung zu dominieren (siehe linkPfeil.gifBeitrag vom Mai 2005) und bei noch höheren Energien (> MeV) taucht zweifelsfrei die Strahlung auf, die von kosmischen Teilchen verursacht wird.


R.Krivonos, M.Revnivtsev, E. Churazov, S. Sazonov, S. Grebenev and R. Sunyaev



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Letzte Änderung: 31.3.2006