Neun neue Gammapulsare

Entdeckung in den Daten des Fermi-Teleskops gelingt dank Analysemethode aus der Gravitationswellenforschung

3. November 2011

Pulsare gelten als Leuchttürme im All. Diese kompakten und schnell rotierenden Neutronensterne blinken im Radio- oder Gammawellenbereich mehrmals pro Sekunde auf. Reine Gammapulsare sind extrem schwer zu finden, da sie trotz der hohen Energie nur sehr wenige Photonen pro Zeiteinheit abstrahlen. Mit einem verbesserten Analysealgorithmus haben nun Max-Planck-Wissenschaftler in internationaler Kooperation eine Reihe bisher unbekannter und besonders leuchtschwacher Gammapulsare in den Daten des Satellitenobservatoriums Fermi aufgespürt. Damit hat sich deren Anzahl auf mehr als 100 erhöht.

Leuchttürme im All – Pulsare sind faszinierende Himmelskörper mit einer interessanten Geschichte.

Pulsars are the lighthouses of the universe. These compact and fast-rotating neutron stars flash many times per second in the radio or gamma-ray band. Pure gamma-ray pulsars are extremely difficult to find despite their high energy because they radiate very few photons per unit of time. Using an improved analysis algorithm, scientists from the Max Planck Society and international partners now discovered a set of previously unknown gamma-ray pulsars with low luminosity in data from the Fermi satellite. These pulsars had been missed using conventional methods. The number of known gamma-ray pulsars has thus grown to over 100. (The paper will be published in the Astrophysical Journal.)

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Presenter 3: Bruce Allen, director, Max Planck Institute for Gravitational Physics in Hannover, Germany, and of the Einstein@Home project

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Neun neue Fermi-Pulsare (magenta) konnten dank neuer und effizienterer Analysemethoden, die ursprünglich für die Suche nach Gravitationswellen entwickelt wurden, in den LAT-Daten aufgespürt werden. Mit diesen neuen Funden hat Fermi mehr als 100 Gammapulsare entdeckt.

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Diese Animation veranschaulicht, wie die Analyse von Fermi-Daten neue Pulsare aufspürt. Fermis Large Area Telescope (LAT) zeichnet die genaue Zeit und Position der von ihr detektierten Gammaphotonen auf, aber die Identifizierung eines Pulsars erfordert zusätzliche Informationen – seine Position am Himmel, seine Pulsperiode und die Art und Weise, wie sich der Puls mit der Zeit verändert. Darüber hinaus weist selbst das empfindliche LAT von Fermi nur wenige Gammaphotonen von diesen Objekten nach – nur ein Photon pro 100.000 Umdrehungen. Das Hannoveraner Team verwendete neue Methoden für eine sogenannte Blindsuche, bei der Computer viele verschiedene Kombinationen von Position und Periode mit den 8.000 Photonen verglichen werden, die Fermis LAT während seiner dreijährigen Umlaufbahn gesammelt hat. Wenn sich die Photonen aus den Pulsen zeitlich ausrichten, wurde ein neuer Gammastrahlen-Pulsar entdeckt.

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Die Pulsar-Kandidaten aus der Blindsuche wurden mit Hilfe des Computing-Clusters Atlas am Albert-Einstein-Institut in Hannover eingehend analysiert. Atlas ist so leistungsfähig wie 3.500 typische Heimcomputer und bringt etwa hundertmal mehr Rechenleistung zum Einsatz als bei früheren Blindsuchen.

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Seit 2005 nutzt das verteilte Computerprojekt Einstein@Home ungenutzte Rechenzeit auf den Desktop-Computern von Tausenden von Freiwilligen, um nach Gravitationswellen und Pulsaren in den Radiodaten zu suchen. Im Juli begannen die Benutzer von Einstein@Home “Arbeitseinheiten” von Fermi LAT zu erhalten, um nach Gammapulsaren zu suchen.
Abb. 9a
Abb. 9b

Phase-time diagram and pulse profile for gamma-ray pulsar J2028+3332. Panel 9a shows the pulse phase (rotation angle of the star about its axis) at the arrival time of each photon. The gray-scale intensity represents the photon probability weight. In panel 9b, the upper plot shows the summed probability weights: the pulse profile. The four plots below resolve the pulse profile according to separate energy ranges. For clarity, the horizontal axis shows two pulsar rotations in each diagram.

Himmelspositionen der neun Gammapulsare (Pletsch et al., ApJ) mit Illustrationen der Sternbilder im Hintergrund.

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