Oft ist in der Nuklearen Astrophysik von Neutronensternen die Rede - aber was ist das eigentlich genau?
Neutronensterne gehören zu den faszinierendsten Objekten im Weltraum. Diese unglaublich dichten Objekte entstehen, wenn ein Stern kollabiert und dabei einen Kern zurücklässt, der hauptsächlich aus Neutronen besteht. Neutronensterne sind unglaublich schwer zu erforschen, da sie nur sehr wenig Licht aussenden, aber Wissenschaftler konnten durch die Beobachtung ihres Verhaltens und die Untersuchung der von ihnen ausgesandten Strahlung viel über sie lernen. Diese Beobachtungen gilt es dann in theoretische Modelle einzuarbeiten, um mehr über sie zu lernen.
Eine Möglichkeit, Neutronensterne zu studieren, besteht darin, zu untersuchen, wie sie mit anderen Objekten im Weltraum wechselwirken. Wenn beispielsweise zwei Neutronensterne zusammenstoßen, kommt es zu einer so genannten Kilonova. Durch die Untersuchung der Strahlung, die bei diesen Kollisionen entsteht, können Wissenschaftler mehr über die Eigenschaften von Neutronensternen und ihre Entstehung erfahren.
Eine weitere Möglichkeit, Neutronensterne zu untersuchen, besteht darin, mit leistungsstarken Teleskopen und Detektoren ihre Magnetfelder und Gravitationswellen zu beobachten. Durch das Verständnis dieser Eigenschaften können Wissenschaftler mehr darüber erfahren, wie diese seltsamen Objekte funktionieren und welche Rolle sie in unserem Universum spielen.
Was macht die Neutronensterne aber so faszinierend? Sie gehören neben Schwarzen Löchern zu den extremsten Objekten in unserem Universum. Sie haben eine Masse, die etwa so groß ist wie einige wenige Sonnenmasen, aber sie messen nur etwa 20 Kilometer im Durchmesser. Das macht sie dichter als einen Atomkern - ein Teelöffel Material eines Neutronensterns würde mehr als 10 Millionen Tonnen wiegen. Außerdem haben sie unglaublich starke Magnetfelder und können sich bis zu 700 Mal pro Sekunde (sic!) drehen.
Die Entdeckung der Neutronensterne ist ein spannendes Stück Wissenschaftsgeschichte. Schon im Jahr 1933 haben Baade und Zwicky vorgeschlagen, dass diese Sterne existieren können. Spannend daran ist, dass dies nichtmal zwei Jahre nach der Entdeckung des Neutrons war.
Wirklich entdeckt wurden die Sterne dann in den 60er Jahren. Nach einigen indirekten Hinweisen konnten Jocelyn Bell Burnell und Antony Hewish regelmäßige Radiopulse eines Sterns nachweisen. Diese Pulse wurden aufgrund der Rotation ausgesendet und waren das Signal eines einzelnen Neutronensterns.
Im Laufe der Zeit wurden diese Stern dann immer weiter erforscht. Es kam heraus warum die Masse ein Limit hat (kurz gesagt aufgrund der Balance der Gravitations- und Kern-Kräfte), warum sie teils riesige Magnetfelder haben (bis zu Hundert Milliarden Tesla) und wie sie entstehen.
Zu diesen Forschungen trägt die Helmholtz Forschungsakademie Hessen entscheidendend bei und ist in diesem Feld international hervorragend vernetzt.
Besonders interessant in diesem Zusammenhang ist der Aufbau des Neutronenstern. Dieser ist nämlich aufgebaut in verschiedenen Schichten, ähnlich einer Zwiebel. Während in der äusseren Schale hauptsächlich Ionen und Elektronen vermutet werden, die inneren Schichten hauptsächlich aus Neutronen bestehen, vermutet man im Kern eines Neutronensterns gar ein Quark-Gluon-Plasma.
In einer interessante Randnotiz spricht man sogar von Pasta-Phasen (u.a. Spaghetti, Lasagne, Anti-Spaghetti oder Schweizer Käse...). Aber das ist eine Idee für einen der nächsten Blogs...
(ganz wichtig: das Bild unten ist selbstverständlich nur eine künstlerische Version eines Neutronensterns. Echte Bilder gibt es nicht.)