• vom 22.02.2008, 15:16 Uhr

Kompendium

Update: 22.02.2008, 17:06 Uhr

Astronomie

Himmelskörper aus Neutronenbrei




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Von Christian Pinter

  • Seit vierzig Jahren empfangen hellhörige Forscher merkwürdige Funksignale aus dem Universum - ausgesendet von höchst skurrilen Weltallwesen.
  • Vorsicht bei Reisen zu einem Neutronenstern! Schon in weitem Abstand von diesem gerieten Sie in Gefahr, von seinem Magnetfeld getötet und sodann von der Schwerkraft in Stücke gerissen zu werden. Bei Temperaturen von einigen Millionen Grad lösten sich Ihre traurigen Überreste in Plasma auf. Das ersparte Ihnen zumindest einen gewaltigen Schock: Wären Sie nämlich tatsächlich heil auf dem Stern gelandet, würden Sie jetzt zehn Milliarden Tonnen wiegen!

Im Zentrum des Krabbennebels werden Elektronen vom Magnetfeld eines Neutronensterns beschleunigt. So entsteht das diffuse Glühen im Inneren der Gaswolke. Foto: ESO

Im Zentrum des Krabbennebels werden Elektronen vom Magnetfeld eines Neutronensterns beschleunigt. So entsteht das diffuse Glühen im Inneren der Gaswolke. Foto: ESO Im Zentrum des Krabbennebels werden Elektronen vom Magnetfeld eines Neutronensterns beschleunigt. So entsteht das diffuse Glühen im Inneren der Gaswolke. Foto: ESO

Kurz nachdem James Chadwick 1932 die Existenz des Neutrons nachgewiesen hatte, bastelten die Astronomen Walter Baade und Fritz Zwicky in Gedanken ganze Himmelskörper aus solchen neuen Teilchen zusammen. Ihre kleinen, überaus exotischen Neutronensterne sollten das kompakte Endprodukt von Supernova-Explosionen darstellen. 1054 n. Chr. hatten chinesische Gelehrte eine solche Katastrophe im Sternbild Stier beobachtet. 677 Jahre später machte der Amateurastronom John Bevis an der gleichen Himmelsstelle eine diffuse Lichtwolke aus. Sie entpuppte sich später als bizarres Gebilde rasch expandierender Gasfilamente, die pro Sekunde gut 1300 km überwanden: Der Krabbennebel, 6300 Lichtjahre von uns entfernt und heute über zehn Lichtjahre umfassend, ist der berühmteste Supernova-Überrest am Firmament.




Funkquelle Füchschen
Am 24. Februar 1968 sorgte ein Artikel in der renommierten Wissenschaftszeitschrift "Nature" für Aufsehen. Darin wurde von der "Beobachtung einer schnell pulsierenden Funkquelle" im Sternbild Füchschen berichtet. Von dort hatten die Studentin Jocelyn Bell und ihr Doktorvater Antony Hewish eigentümliche Signale empfangen, und zwar mit einem riesigen Radioteleskop der Universität Cambridge. Die Impulse kehrten im Abstand von 1,34 Sekunden wieder. Einzig sinnvolle Erklärung für die überaus rasche Abfolge: Der Funksender musste auf einem unglaublich winzigen Himmelskörper stehen, der mit wahrem Höllentempo um seine Achse wirbelte. Das erinnerte die Autoren an den hypothetischen, zwergenhaften Neutronenstern von Baade und Zwicky. Als man 1968 ein noch hektischeres Funkfeuer ausgerechnet im Krabbennebel aufspürte, war die Beweiskette geschlossen: Neutronensterne existierten wirklich. Und Hewish erhielt den Nobelpreis für Physik.

Wer mit mehr als etwa acht Sonnenmassen ins Leben startet, verzehrt rasch seinen Brennstoff. Auf Grund ungewöhnlich hoher Temperaturen werden im Zentrum solcher Riesensterne immer schwerere Elemente geschmiedet. Nur die dabei produzierte Energie bewahrt vor dem Zusammensturz. Beim Eisen ist allerdings Schluss. Es taugt nicht zur Kernfusion. Die rund 3000 km große Eisenkugel im Inneren des Sterngiganten bricht unter ihrem eigenen Gewicht zusammen. Der Druck darin schnellt so hoch, dass die meisten Elektronen in Protonen gepresst werden - und Neutronen entstehen. Noch ist der Vorgang unsichtbar, denn er wird von der mächtigen Sternenhülle verborgen. Abgestrahlte Neutrinos jagen das Hüllengas jedoch hinaus ins All, wo es bald einen gasförmigen Überrest ähnlich dem Krabbennebel bildet. Der sterbende Stern strahlt dabei als Supernova auf, rivalisiert mit dem Glanz einer kleinen Galaxie.

Der Sternenkern kollabiert, bis die Kugel aus Neutronen, Protonen und Elektronen Atomdichte erreicht und sich jeder weiteren Kompression widersetzt. Am Ende besitzt der tote Himmelskörper typischerweise etwas weniger als 1,4 Sonnenmassen. Er misst 20, höchstens 33 km im Durchmesser. Das ist so, als hätte man eine halbe Million Erdkugeln auf das Format von Wien zusammen gequetscht! Jeder Teelöffel dieses Neutronenbreis wiegt mehr als die ganze Menschheit.

Im Zentrum der Kugel vermag unvorstellbar hoher Druck sogar Neutronen zu zerstören. Sie bestehen, wie auch die Protonen, aus Quarks. Vielleicht sind manche Sternleichen überhaupt nur aus Quarks geformt. Und solche Quarksterne könnten noch weiter schrumpfen, bis hinab zu sieben Kilometern Durchmesser!

Bis knapp vor seinem spektakulären Ableben hatte sich der Riesenstern noch überaus gemächlich gedreht. Er brauchte Wochen für einen Umschwung. Seine Leiche, der Neutronenstern, schafft so etwas in Sekundenbruchteilen. Ein dort weilender Tourist sehe die anderen Sterne während eines jeden Herzschlags gleich Dutzende Male auf- und untergehen. Der Kollaps hat das Rotationstempo nämlich millionenfach gesteigert.

In ähnlicher, wenngleich viel bescheidenerer Weise beschleunigt eine Eistänzerin ihre Pirouette, wenn sie die ausgebreiteten Arme plötzlich an den Körper zieht. Auch das stellare Magnetfeld gewann solcherart dramatisch an Kraft. Es ist jetzt so stark wie das von hundert Millionen Erden.



Trügerische Zombies
Auf unserem Planeten sind die geografischen und die geomagnetischen Pole nicht völlig identisch. Rotationsachse und Magnetfeldachse klaffen auseinander. Bei Neutronensternen hat das besondere Konsequenzen. Während des hyperschnellen Umschwungs werden geladene Teilchen nämlich vom extrem starken Magnetfeld "durchgerührt" und beschleunigt. An den magnetischen Polen senden sie Radiostrahlung ins All. Zeigt die Magnetfeldachse genau Richtung Erde, trifft uns dieses Funksignal. Es ist, als würden wir kurzzeitig vom Lichtfinger eines Leuchtturms erfasst. Das himmlische Drehfunkfeuer wird als Pulsar geloggt.

Der Rhythmus der sehr regelmäßigen Funkimpulse gibt die Umdrehungsgeschwindigkeit des Neutronensterns preis. Jener im Herzen des Krabbennebels dreht sich 30 Mal pro Sekunde. Allerdings ist nach etwa zehn Millionen Jahren Sendeschluss. Die Abstrahlung geht auf Kosten der Rotationsenergie. Daher verlieren Pulsare langsam Tempo und brauchen schließlich Minutenbruchteile für jeden Umschwung. Das nützen Radioastronomen zur Datierung: Je gemächlicher die Signalfolge, desto älter der Neutronenstern.

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Schlagwörter

Astronomie, Weltall

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Dokumenten Information
Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2008-02-22 15:16:33
Letzte Änderung am 2008-02-22 17:06:00



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