• Advanced
  • Basic

Ein Neutronenstern ist das dichteste Objekt, das Astronomen direkt beobachten können, und zerkleinert eine halbe Million Mal die Masse der Erde in eine Kugel, die etwa 12 Meilen lang ist, oder ähnlich groß wie Manhattan Island, wie gezeigt in dieser Abbildung., (Credit: Goddard Space Flight Center der NASA)

Dieses Diagramm eines Pulsars zeigt den Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld (Feldlinien blau dargestellt) und einem Lichtstrahl entlang der magnetischen Achse. Während sich der Neutronenstern dreht, dreht sich das Magnetfeld damit und fegt diesen Strahl durch den Raum. Wenn dieser Strahl über die Erde fegt, sehen wir ihn als regelmäßigen Lichtimpuls. (Credit: NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

Neutronensterne werden gebildet, wenn ein massiver Stern keinen Treibstoff mehr hat und zusammenbricht., Der sehr zentrale Bereich des Sterns – der Kern-kollabiert und zerquetscht jedes Proton und Elektron zu einem Neutron. Wenn der Kern des kollabierenden Sterns zwischen etwa 1 und 3 Sonnenmassen liegt, können diese neu geschaffenen Neutronen den Kollaps stoppen und einen Neutronenstern zurücklassen. (Sterne mit höheren Massen werden weiterhin in Schwarze Löcher mit Sternmasse kollabieren.)

Dieser Zusammenbruch hinterlässt das dichteste bekannte Objekt – ein Objekt mit der Masse einer Sonne, die auf die Größe einer Stadt zerquetscht ist. Diese Sternreste messen etwa 20 Kilometer (12,5 Meilen) über., Ein Zuckerwürfel aus Neutronensternmaterial würde auf der Erde etwa 1 Billion Kilogramm (oder 1 Milliarde Tonnen) wiegen – etwa so viel wie ein Berg.

Seit Neutronensterne ihre Existenz als Sterne begannen, sind sie in der gesamten Galaxie an den gleichen Stellen verstreut, an denen wir Sterne finden. Und wie Sterne können sie selbst oder in binären Systemen mit einem Begleiter gefunden werden.

Viele Neutronensterne sind wahrscheinlich nicht nachweisbar, weil sie einfach nicht genug Strahlung emittieren. Unter bestimmten Bedingungen können sie jedoch leicht beobachtet werden., Eine Handvoll Neutronensterne wurde in den Zentren der Supernova-Reste gefunden, die leise Röntgenstrahlen aussenden. Häufiger jedoch drehen sich Neutronensterne wild mit extremen Magnetfeldern wie Pulsaren oder Magnetaren. In binären Systemen können einige Neutronensterne gefunden werden, die Materialien von ihren Begleitern sammeln und elektromagnetische Strahlung emittieren, die von der Gravitationsenergie des akkumulierenden Materials angetrieben wird. Im Folgenden stellen wir zwei allgemeine Klassen von nicht leisen Neutronensternen vor – Pulsare und Magnetare.

Pulsare

Die meisten Neutronensterne werden als Pulsare beobachtet., Pulsare sind rotierende Neutronensterne, bei denen in sehr regelmäßigen Abständen Strahlungsimpulse beobachtet werden, die typischerweise zwischen Millisekunden und Sekunden liegen. Pulsare haben sehr starke Magnetfelder, die Partikelstrahlen entlang der beiden Magnetpole ausleiten. Diese beschleunigten Teilchen erzeugen sehr starke Lichtstrahlen. Oft ist das Magnetfeld nicht mit der Spinachse ausgerichtet, so dass diese Teilchen-und Lichtstrahlen beim Drehen des Sterns herumgefegt werden. Wenn der Strahl unsere Sichtlinie kreuzt, sehen wir einen Puls – mit anderen Worten, Pulsare werden ein – und ausgeschaltet, wenn der Strahl über die Erde fegt.,

Eine Möglichkeit, an einen Pulsar zu denken, ist wie ein Leuchtturm. Nachts strahlt ein Leuchtturm einen Lichtstrahl aus, der über den Himmel fegt. Obwohl das Licht ständig scheint, sehen Sie den Strahl nur, wenn er direkt in Ihre Richtung zeigt. Das Video unten ist eine Animation eines Neutronensterns, der das Magnetfeld zeigt, das sich mit dem Stern dreht. Auf halbem Weg ändert sich die Sichtweise, so dass wir die Lichtstrahlen über unsere Sichtlinie fegen sehen können-so pulsiert ein Pulsar.

Ihr Browser unterstützt das Video-Tag nicht. Laden Sie den Film herunter.,

Diese Animation führt uns in einen sich drehenden Pulsar, dessen starkes Magnetfeld sich mit ihm dreht. Wolken geladener Teilchen bewegen sich entlang der Feldlinien und ihre Gammastrahlen werden von den Magnetfeldern wie ein Leuchtturm gebeamt. Wenn sich unsere Sichtlinie in den Strahl bewegt, sehen wir die Pulsationen bei jeder Drehung des Neutronensterns. (Kredit: NASA/Goddard/ CI Lab)

Magnetare

eine Andere Art von Neutronenstern genannt, ist ein magnetar., In einem typischen Neutronenstern ist das Magnetfeld billionenfach so groß wie das Erdmagnetfeld; In einem Magnetar ist das Magnetfeld jedoch noch 1000 mal stärker.

In allen Neutronensternen ist die Kruste des Sterns zusammen mit dem Magnetfeld verriegelt, so dass jede Änderung in einem das andere beeinflusst. Die Kruste steht unter einer immensen Belastung und eine kleine Bewegung der Kruste kann explosiv sein. Aber da die Kruste und das Magnetfeld gebunden sind, plätschert diese Explosion durch das Magnetfeld., In einem Magnetar mit seinem riesigen Magnetfeld bewirken Bewegungen in der Kruste, dass der Neutronenstern eine große Menge an Energie in Form elektromagnetischer Strahlung freisetzt. Ein Magnetar namens SGR 1806-20 hatte einen Ausbruch, bei dem er in einer Zehntelsekunde mehr Energie freisetzte, als die Sonne in den letzten 100.000 Jahren emittiert hat!

Ein Bruch in der Kruste eines hochmagnetisierten Neutronensterns, der hier im Rendering eines Künstlers gezeigt wird, kann energiereiche Eruptionen auslösen. (Kredit: NASA Goddard Space Flight Center / S., Wiessinger)

Text-Stand: März 2017