Wechselwirkung thermischer und magnetischer Entwicklung bei Neutronensternen

• Antragsteller: Professor Dr. Günther Rüdiger
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5401760

Die Beobachtungsdaen von Neutronensternen, gewonnen mit den Röntgensatelliten ROSAT, ASCA, BeppoSAX, Chandra und XMM-Newton, enthalten zahlreiche Informationen über physikalische Parameter und Prozesse, die die Entwicklung von Neutronensternen charakterisieren. Das verbesserte spektrale Auflösungsvermögen der neuen Observatorien Chandra und XMM-Newton sowie ihre im Vergleich mit früheren Missionen gesteigerte Nachweisempfindlichkeit, erfordert dabei für eine adäquate theoretische Modellierung der Daten eine Weiterentwicklung der Neutronenstern-Emissionsmodelle. Ließen sich an die ROSAT-Daten noch mehrere Spektralmodelle mit gleicher Güte anpassen, so liefern die mit Chandra und XMM-Newton gewonnenen Röntgendaten wesentlich detailliertere und zum Teil komplexere Spektren, zu deren Interpretation eine Anpassung der theoretischen Emissionsmodelle notwendig wird. Die Präsenz des bis zu 1013 G starken Magnetfeldes hat einen wesentlichen Einfluss auf die beobachteten Emissionsmechanismen. Dies sind zum einen nicht-thermische Prozesse in der Magnetosphäre, verantwortlich für die beobachtete Breitbandstrahlung vom Radio- bis in den TeV-Bereich. Doch auch die thermische Strahlung von der heißen Oberfläche junger Neutronensterne ist maßgeblich durch die Anwesenheit des Magnetfeldes geprägt. Das starke Magnetfeld bewirkt einen anisotropen Wärmefluss und nimmt damit wesentlich Einfluss auf die thermische Entwicklung von Neutronensternen. Das spiegelt sich unter anderem in den gemessenen Röntgenspektren wider, die eindeutige Hinweise auf heiße Polkappenregionen liefern. Die Kühlung sowie die Evolution des Magnetfeldes an sich sind durch vielfältige, auch nichtlineare, Prozesse miteinander verbunden. Diese Kopplung ist insbesondere stark in den Krusten von ultra-magnetisierten Neutronensternen (Magnetare) und in isolierten mittelalten Neutronensternen, welche mit den aktuellen Röntgensatelliten erstmals im Energiebereich 0.1...10 keV detailliert beobachtet werden. Zur Modellierung der magnetothermischen Entwicklung in Krusten von Neutronensternen ist das gekoppelte dreidimensionale System von Induktions- und Wärmeleitungsgleichung zu lösen. Dies und der Vergleich der Modelle mit Röntgenspektren, die im Rahmen der mit XMM-Newton garantierten Beobachtungszeit von Neutronensternen gemessen werden, ist Gegenstand des beantragten Projektes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Werner Becker