NASA beobachtet, wie ein Neutronenstern den Wind eines riesigen blauen Sterns aufsaugt, weil der Weltraum anscheinend keine Ruhe kennt

Astronomen haben direkt beobachtet, wie der Ausfluss eines riesigen Sterns – ein Sternwind – von seinem kompakten Begleiter eingefangen wird, der die gestohlene Beute dann nutzt, um starke Röntgenausbrüche anzutreiben. Die Forschung, Teil der fortlaufenden Bemühungen der NASA zu verstehen, wie das Universum funktioniert (und uns daran zu erinnern, dass unsere Probleme klein sind), nutzte Daten des von Japan geleiteten XRISM-Observatoriums (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission).

„Wir haben noch nie zuvor klare Hinweise darauf gesehen, dass Windplasma auf ein kompaktes Objekt fällt“, sagte Roi Rahin, Forscher an der UMBC (University of Maryland, Baltimore County) und am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Wir können jetzt unser Verständnis dieser Prozesse viel detaillierter testen.“ Die Ergebnisse wurden am Freitag in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Das fragliche System ist BP Crucis, ein massearmer Röntgendoppelstern in etwa 13.000 Lichtjahren Entfernung im südlichen Sternbild Crux. Der Primärstern, Wray 977, ist ein blauer Hyperriese mit etwa 40-facher Sonnenmasse und 60-facher Sonnengröße. Er ist so groß, heiß und leuchtkräftig, dass ständig ionisiertes Gas von ihm wegströmt – ein Phänomen, das Astronomen Sternwind nennen, weil „riesiger Weltraumfurz“ es nicht durch die Peer-Review geschafft hat.

Der Begleiter ist ein winziger, aber mächtiger Neutronenstern namens GX 301-2. Der zerquetschte Kern eines Sterns, der vor langer Zeit als Supernova explodierte, packt mehr als die Sonnenmasse in eine Kugel von etwa 20 Kilometern Durchmesser. Er rotiert alle 11 Minuten und schickt einen Röntgenstrahl in Richtung Erde, was ihn zu einem Pulsar macht – dem übereifrigsten Leuchtturm des Universums.

Zweimal während der 41,5-tägigen Umlaufbahn des Pulsars, nahe seinem nächsten und entferntesten Punkt vom Primärstern, treten für mehrere Tage starke Röntgenausbrüche auf. Astronomen vermuten, dass der Gravitationseinfluss des Pulsars auf den Stern einen besonders dichten Plasmastrom erzeugt. Ausbrüche entstehen, wenn der Pulsar diesen Strom durchquert und etwas von seiner Materie einfängt. Die stärksten Eruptionen treten näher am Stern auf, wo der Strom dichter ist.

Die Forscher richteten XRISM am 1. Februar 2025 auf das System und beobachteten es etwa 16 Stunden lang gegen Ende eines dieser stärkeren Ausbrüche. Das Resolve-Instrument des Observatoriums, gemeinsam entwickelt von NASA und JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), fing hochdetaillierte Röntgenspektren ein, die schnell wechselnde Emissions- und Absorptionslinien zeigten. Insbesondere Absorptionslinien von hochionisiertem Eisen verrieten Geschwindigkeit und Richtung des Plasmas relativ nahe am Pulsar.

Als Rahin diese Spektren zum ersten Mal sah, wurde ihm klar, dass er so etwas noch nie gesehen hatte. Er durchforstete die wissenschaftliche Literatur nach ähnlichen Beobachtungen und fand nichts – ein Gefühl, das jeder kennt, der schon einmal versucht hat, einen anständigen Klempner zu finden.

„Es war klar, dass diese Beobachtungen bahnbrechend waren, aber gleichzeitig bedeutete das, dass die Analyse besonders detailliert sein musste“, sagte Nazma Islam, Mitautorin, früher bei UMBC und NASA Goddard und jetzt Assistant Professor am Manipal Centre for Natural Sciences, Indien. „Wir konnten sehen, wie der dichte Plasmastrom ganz nahe am Neutronenstern wirkt.“

Rahin und sein Team zeigen, dass die beobachteten Eisenabsorptionslinien zu niedrigeren Energien verschoben sind, als sie es im Labor wären. Diese Verschiebung, Rotverschiebung genannt, deutet auf eine Bewegung vom Beobachter weg hin, was bedeutet, dass das Gas zum Pulsar strömt. Das Ausmaß der Rotverschiebung verrät die Geschwindigkeit des Plasmas. Die Analyse des Teams deutet darauf hin, dass Gas mit Geschwindigkeiten von etwa 540.000 km/h auf den Pulsar zurast – rund 100-mal schneller als eine Kugel oder ein Montagmorgen-Pendelverkehr.

Hier ist, was die Forscher vermuten: Wenn der Pulsar in den Strom eintritt, fegt er Gas in eine dicke, unordentliche, turbulente Scheibe. Dieses Gas spiralt zum Pulsar hinunter, erhitzt sich und sendet Röntgenstrahlen aus, die die Ausbrüche antreiben. Während der Pulsar weiter in den Strom vordringt, bricht die turbulente Scheibe zusammen. Astronomen vermuten, dass der Strom, wenn der Pulsar sich direkter in die Strömung bewegt, nicht mehr