Der Pulsar PSR J0653+0443 und sein Begleiter ziehen auf der gestrecktesten Bahn, die je bei einem Sternpaar gemessen wurde. Nach gängiger Theorie hätte man so ein Paar kaum finden dürfen.
Astronomen haben mit dem chinesischen Radioteleskop FAST zwei Neutronensterne entdeckt, die einander auf der am stärksten gestreckten Bahn umkreisen, die bei einem Sternpaar bekannt ist.
Die beiden ausgebrannten Sternkerne sind die meiste Zeit weit voneinander entfernt und jagen dann in einer kurzen, engen Kurve umeinander herum, wobei sie extreme Geschwindigkeiten erreichen.
Herausgefunden hat das ein Team um Jinlin Han von den Nationalen Astronomischen Observatorien in Peking, das über Jahre hinweg die Ankunftszeiten der Radiopulse eines der beiden Sterne vermaß.
Nach Simulationen des Teams entsteht ein solches Paar so selten, dass sein Fund die gängigen Vorstellungen davon infrage stellt, wie Doppelsterne altern und wie Sterne explodieren.
Was man über Neutronenstern-Paare weiß und was noch offen ist
Neutronensterne sind die Überreste explodierter Riesensterne, etwas schwerer als unsere Sonne, aber zusammengepresst auf die Größe einer Stadt.
Manche von ihnen sind Pulsare, die sich rasend schnell drehen und dabei wie ein Leuchtturm bei jeder Umdrehung einen Radiopuls in unsere Richtung schicken.
Weil diese Pulse außerordentlich gleichmäßig eintreffen, verrät jede winzige Verschiebung etwas über die Bewegung des Sterns.
Seit Jahrzehnten kennen Astronomen Paare aus zwei Neutronensternen, die einander umkreisen und dabei langsam Energie in Form von Gravitationswellen verlieren, also winzigen Erschütterungen von Raum und Zeit.
Manche dieser Paare stürzen irgendwann ineinander, und genau solche Verschmelzungen haben Gravitationswellen-Detektoren auf der Erde bereits aufgefangen.
Offen ist jedoch, wie viele solcher Paare ihre turbulente Entstehung überhaupt überleben und welche Bahnen dabei herauskommen.
Ein Neutronenstern-Paar entsteht nämlich erst, nachdem beide Sterne als Supernova explodiert sind, und jede dieser Explosionen kann das Paar auseinanderreißen oder seine Bahn verbiegen.
Besonders aufschlussreich wären extrem gestreckte Bahnen, doch sie sind schwer zu erwischen, weil sich das Entscheidende bei der engsten Annäherung abspielt und nur Minuten dauert.
Ein Teleskop muss deshalb genau in diesem Moment auf die richtige Stelle am Himmel blicken.
Wie das Team den Pulsar mit dem Riesenteleskop FAST verfolgte
Aufgespürt hat den Pulsar mit dem Katalognamen PSR J0653+0443 das chinesische Radioteleskop FAST, das empfindlichste seiner Art.
Er tauchte bei einer Himmelsdurchmusterung auf, die Jinlin Han von den Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften leitet, Erstautor der Studie ist sein Kollege Z. L. Yang.
Beim sogenannten Pulsar-Timing messen die Forschenden, wann genau jeder Radiopuls eintrifft, und vergleichen das mit einem Modell der Bahn.
Kommt ein Puls etwas zu früh oder zu spät, liegt das daran, dass der Pulsar auf seiner Bahn gerade näher an uns oder weiter von uns weg steht und sein Signal deshalb einen kürzeren oder längeren Weg hat.
Die Studie ist bislang als Preprint erschienen und wurde also noch nicht von unabhängigen Fachleuten begutachtet.
Wie die Forschenden der extremen Bahn auf die Spur kamen
Schon die ersten Beobachtungen zeigten, dass der Takt des Pulsars von Termin zu Termin leicht schwankte, ein typisches Zeichen dafür, dass er einen Partner umkreist.
Als das Team diese Schwankungen auswertete, ergab sich eine Bahn, die für einen Umlauf 79 Tage braucht und dabei so stark in die Länge gezogen ist, dass die üblichen Rechenmodelle an ihre Grenzen stießen.
Die Forschenden richteten ihre Beobachtungen deshalb gezielt auf die Momente der engsten Annäherung aus, die FAST allerdings nur selten günstig im Blick hat.
Bei einer langen Beobachtung genau während einer solchen Annäherung verschwand das Signal des Pulsars plötzlich für einen kurzen Moment.
Der Pulsar war hinter seinen Begleiter geraten, dessen Hülle aus Magnetfeldern und geladenen Teilchen die Radiowellen verschluckte, und das gelingt nur, wenn wir fast genau von der Kante auf die Bahn blicken.
Bei Paaren aus zwei Neutronensternen hatte man eine solche Verfinsterung bislang erst ein einziges Mal beobachtet.
Blieb die Frage, wie eine so extreme Bahn überhaupt entsteht.
Die naheliegende Erklärung wäre ein dichter Sternhaufen, in dem Sterne so eng gedrängt stehen, dass Begegnungen mit vorbeiziehenden Sternen eine Bahn verformen können.
Das Paar liegt aber in einem Spiralarm der Milchstraße, fernab von solchem Gedränge, sodass diese Möglichkeit ausscheidet.
Auch eine sanfte Supernova, die dem frisch entstandenen Neutronenstern nur einen schwachen Schubs mitgibt, reicht nach den Rechnungen des Teams nicht aus, um eine Bahn derart in die Länge zu ziehen.
Was die Rekordbahn über die Geburt des Paares verrät
Die Bahn, die das Team schließlich mit hoher Präzision vermaß, ist stärker gestreckt als die jedes anderen bekannten Sternpaars.
Den größten Teil ihres Umlaufs verbringen die beiden weit voneinander entfernt, doch für die halbe Runde um den Partner, die enge Kurve an der Stelle der größten Annäherung, braucht der Pulsar nur 46 Minuten.
In diesem Moment rasen die beiden Sternleichen mit einem Tempo aneinander vorbei, mit dem man die Erde in gut einer halben Minute umrunden könnte.
Eine solche Bahn kann nach Ansicht der Forschenden nur ein kräftiger Tritt bei der zweiten Supernova erzeugt haben.
Weil Sternexplosionen selten perfekt symmetrisch ablaufen, bekommt der übrig bleibende Neutronenstern oft einen Stoß in eine Richtung mit, und je heftiger dieser Stoß ausfällt, desto stärker gerät die Bahn des Paares aus der Form.
Infrage kommt dafür nur der gewaltsame Kollaps des Eisenkerns im Inneren des sterbenden Sterns.
Wie selten ein solches Ergebnis ist, zeigte eine Computersimulation, in der das Team eine riesige Zahl virtueller Doppelsterne altern und explodieren ließ.
Von den Neutronenstern-Paaren, die dabei überlebten und einen sichtbaren Pulsar enthielten, landete höchstens etwa eines von zweihundert auf einer ähnlich langen und gestreckten Bahn.
Trotzdem tauchte ein solches Paar unter den wenigen bekannten Doppel-Neutronensternen der Milchstraße auf.
„Entweder haben wir großes Glück, oder die gängige Theorie der Doppelsternentwicklung und unser derzeitiges Verständnis von Kernkollaps-Supernovae müssen überarbeitet werden“, folgern die Forschenden in ihrer Studie.
Was der Fund für die Gravitationswellenforschung bedeutet
Das Paar sendet seine Gravitationswellen vor allem in kurzen Schüben aus, jedes Mal wenn sich die beiden in der engen Kurve am nächsten kommen.
Für das geplante Weltraum-Observatorium LISA, das solche Wellen mit Laserstrahlen zwischen Satelliten messen soll, sind diese Schübe zu schwach.
Weiterentwickelte Konzepte für Nachfolgemissionen könnten sie nach den Berechnungen des Teams dagegen über eine lange Messzeit hinweg aufspüren.
Die Forschenden sehen in dem System deshalb „ein Musterlabor in unserer Galaxis“, um die von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagte Form solcher Wellen bei extrem gestreckten Bahnen zu überprüfen.
Weil die Wellen Energie davontragen, schrumpft die Bahn langsam, und in ferner Zukunft werden die beiden Neutronensterne miteinander verschmelzen.
Der nächste Vorbeiflug, den FAST günstig beobachten kann, liegt nach den Berechnungen des Teams im kommenden Frühjahr.
Was dieses Sternpaar für mich besonders macht
Mich fasziniert an diesem Fund vor allem, dass die Gewaltgeschichte einer Sternexplosion noch heute in der Form einer Bahn gespeichert ist.
Niemand war dabei, als der zweite Stern explodierte, und trotzdem lässt sich aus dem Takt eines kosmischen Leuchtturms ablesen, wie heftig der Tritt damals gewesen sein muss.
Bemerkenswert finde ich auch die Offenheit, mit der das Team die eigene Unwahrscheinlichkeit benennt, statt sie wegzuerklären.
Spannend wird, ob weitere Paare dieser Art auftauchen, denn erst dann zeigt sich, ob die Natur hier Glück gespielt hat oder die Modelle zu brav rechnen.
Wenn dich die Vorstellung ebenso wenig loslässt, dass zwei tote Sterne wochenlang weit voneinander entfernt dahintreiben, um dann in einer Dreiviertelstunde durch eine enge Kurve umeinander herumzujagen, dann schick diesen Text an jemanden, der beim Blick in den Nachthimmel gern ins Staunen gerät.
Quelle: Z. L. Yang, Jinlin Han et al. (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences), 2026; ArXiv:2610.29838
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