Vela tickt mit viel Energie
Erste Daten des HESS-II-Teleskops zeigen regelmäßiges Pulsar-Signal im Gammalicht.
Der Vela-Pulsar hat dem neuen 28-Meter Tscherenkow-Teleskop in Namibia eine gelungene Premiere verschafft: Forscher haben mit ihm erstmals gepulste Strahlung am Südhimmel gemessen und damit einmal mehr die Leistungsfähigkeit des High Energy Spectroscopic System (HESS) unter Beweis gestellt. Der Himmelskörper im südlichen Sternbild Vela (Segel) ist somit der zweite Pulsar überhaupt, den man vom Erdboden aus im Gammabereich nachweisen konnte.
Abb.: Das 28-Meter-HESS-II-Teleskop inmitten des HESS-Tscherenkow-Teleskop-Arrays. (Bild: MPIK, Chr. Föhr)
„Der Bau des größten Teleskops dieser Art war eine massive Herausforderung. Wir mussten 600 Tonnen Stahl mit hoher Präzision montieren. Das neue Teleskop erlaubt uns nun das Studium neuer Quellentypen und die Erforschung einer großen Bandbreite astrophysikalischer Phänomene“, sagt Michael Panter, Physiker am Max-Planck-Institut für Kernphysik und Koordinator für den Bau des Teleskops. Etwa die Hälfte der Projektmittel hat die Max-Planck-Gesellschaft finanziert. Die Instrumentierung der Fokalebene wurde in Frankreich entwickelt.
Mit der Erweiterung des HESS-Experiments in Namibia um ein fünftes Teleskop (CT5) ist HESS-II seit dem Jahr 2012 weltweit das erste Tscherenkow-System, das synchron mit Teleskopen verschiedener Größe sehr energiereiche kosmische Gammastrahlen nachweisen kann. Der neue 28-Meter-Spiegel befindet sich in der Mitte der Anordnung und erweitert den Bereich messbarer Gamma-Energien und damit den Nachweis kosmischer Beschleuniger bis herunter zu 30 GeV.
Abb.: Periodische Gammastrahlenpulse des Vela-Pulsars in den Daten des HESS-Experiments. Eine Periode entspricht 89 Millisekunden. (Bild: HESS Coll.)
Forscher aus ganz Europa hatten ein maßgeschneidertes Analyseverfahren zur Rekonstruktion der Gammastrahlen im unteren Energiebereich entwickelt. Damit waren die Wissenschaftler in der Lage, ein sich wiederholendes gepulstes Gammastrahlen-Signal im Energiebereich von 30 GeV nachzuweisen und dem Vela-Pulsar zuzuordnen. Diese ersten Resultate hat Christian Stegmann, Sprecher der Kollaboration, jetzt auf einer Konferenz vorgestellt. Damit öffnet sich die Tür zu neuen Beobachtungsmöglichkeiten im inneren Bereich der Milchstraße.
Neben den nicht unerheblichen Anstrengungen zu Aufbau und Kalibration von CT5 trugen zwei Jahre intensiver Software-Entwicklungsarbeit zum Erfolg bei. „Für die Rekonstruktion der Daten von CT5 haben wir eine hochempfindliche Analyse erarbeitet, die auf extrem komplexen statistischen Algorithmen beruht“, sagt Wilfried Domainko aus der Gruppe am Max-Planck-Institut für Kernphysik. „Indem wir eine projizierte Fläche von zehn Hektar in der Atmosphäre erfassen können, erhalten wir eine deutlich höhere Ausbeute an Gammastrahlen-Ereignissen im Vergleich mit Satelliten wie Fermi.“ Von einigen Quellen beobachtet HESS lediglich ein Gammaquant pro Sekunde – ein Rekord.
Abb.: Der Vela-Pulsar und sein umgebender Pulsarwindnebel, gesehen vom Chandra-Röntgensatelliten. (Bild: NASA, CXC / PSU, G.Pavlov et al.)
Die jetzt gewonnenen Daten zeigen regelmäßige Gammastrahlen-Pulse, die sich alle 89 Millisekunden wiederholen und exakt aus der Richtung des Vela-Pulsars kommen. Die rekonstruierten Energien dieser Gammaquanten liegen bei den genannten 30 GeV. Damit hat HESS erstmals gepulste Gammastrahlung am Südhimmel gemessen.
„Die gesamte Milchstraße ist voller Pulsare, und von Namibia aus können wir direkt in das galaktische Zentrum sehen. Die neuen Daten zeigen, dass wir mit Tscherenkow-Teleskopen viele weitere Rätsel des Universums aufdecken werden“, sagt Max-Planck-Direktor Werner Hofmann.
MPIK / OD
