Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

156 KAPITEL 2. GRAVITATION
Anwendung:
Neutronenstern und Schwarz-Loch-Kandidat
Der Röntgenpulsar SAX J1808.4-3658 und der Radiopulsar PSR B1957+20 sind Beispiele für massearme
Begleiter eines Neutronensterns, GRO J1655-40 ein Beispiel für ein Doppelsternsystem mit
einem massiven Begleiter.
Wir betrachten zunächst die Pulsare (also Neutronensterne mit gegebener Masse) mit massearmen
Begleitern (kleine Massenfunktion f(m)). Wir erhalten hier sehr einfache Verhältnisse, da die Masse
des Begleiters sehr gering ist, Mc ≪ Mx. Zusätzlich ist sini = 1 bekannt, da der Pulsar eine Eklipse
zeigt.
Als konkrete Beispiele behanden wir den Fall des Röntgenpulsars SAX J1808.4-3658 und den des Radiopulsars
PSR B1957+20. Beide sind von erheblichem Interesse für die Astrophysik, da es sich hier
um extreme Endzustände der Sternentwicklung handelt. Beides sind Neutronensterne in Wechselwirkung
mit ihrer Umgebung: sie zerstören ihren Begleiter durch Verdampfen. Einer akkretiert und wird
dadurch zum Röntgenpulsar, der andere ist ein Radiopulsar, er erzeugt einen Nebel um sich herum. Es
ist möglich, daß diese beiden unterschiedlichen Phasen bei ein und demselben Binärsystem zyklisch
auftreten können. Die Dauer der jeweiligen Phase kann einige Gyr erreichen, am Ende meherer solcher
Phasen sind die schnellsten Pulsare etwa so alt wie die Galaxis selbst und haben ihren Begleiter
vollständig verdampft.
1. Der Röntgenpulsar SAX J1808.4-3658
Der Röntgenpulsar SAX J1808.4-3658 wurde 1996 von J.J.M. in’t Zant et al. zunächst mit dem
ital.-ned. Röntgen Satelliten Beppo SAX als Röntgen Burst Quelle anhand zweier Bursts entdeckt
und als LMXB klassifiziert. Eine weitere Quelle mit
sehr ähnlichen Koordinaten wurde 1998 vom Rossi XTE
(XTE J1808-369) entdeckt und eine Pulsperiode von
P = 2.49 ms d. h. ν = 401.0 Hz wurde in den Pulsankunftszeiten
aufgefunden. Diese Position war genau genug,
das optische Gegenstück zu identifizieren. Die beiden
Quellen stimmen überein,
SAX J1808.4-3658 = XTE J1808-369
und auch die Umlaufperiode, T = 2 h, konnte anschließend
den Pulsankunftszeiten bestimmt werden. Die
Leuchtkraft der Bursts beträgt L = 6 · 1036 erg s−1 Steckbrief SAX J1808.4-3658
Transient, Burster
α 18:08:4 l 355.7
δ −36:58:0 b −8.7
D 4 kpc z −605 pc
P 2.49 ms T 2 d
Lx 6 · 10
.
36 erg s−1 Lo 4 · 1032 erg s−1 Mo 0.06M⊙ mv 7.22
Tab. 2.3: SAX J1808.4-3658
Das ist stark genug, anhand der Absorption die wahrscheinliche Entfernung zu bestimmen, sie beträgt
4 kpc. SAX J1808.4-3658 ist der erste akkretierende Millisekunden - Röntgenpulsar (und mit
P = 2.5 ms sogar für Radiopulsare extrem) und befindet sich in einer schwachen Recycling Phase.
Seiner normalen Leuchtkraft von L = 1 · 1035 erg s−1 entspricht eine Massenakkretionsrate von nur
˙M = 10−11M⊙yr−1 ).
• ANMERKUNG (HERKUNFT AUS KUGELSTERNHAUFEN NGC 6541)
X-PSR l: 355.7 b: -8.7 D: 4 kpc z: -605 pc
NGC 6541 (Lang p.520) l: 349.3 b: -11.2 D: 4 kpc z: -777 pc
Der Abstand der beiden beträgt Del: 473 pc.
Zum Vergleich: Die bei der Akkretion auf einen Stern freigesetzte Strahlung beträgt
Lakk = GM ˙ M σg
=
R 2 ˙ Mc 2
(2.126)
Für einen Neutronenstern der Masse, MCh, mit und Radius R = 10 km beträgt σg = 0.1. Damit ergibt
sich eine kritische Massenakkretionsrate
˙M = 2 · 10 −8 MCh yr −1 = 2 · 10 18
g s −1