Magnetars Neutronensterne mit einem Tritt

Neutronensterne sind seltsame, rätselhafte Objekte in der Galaxis. Sie werden seit Jahrzehnten untersucht, da Astronomen bessere Instrumente erhalten, um sie zu beobachten. Stellen Sie sich einen zitternden, festen Ball aus Neutronen vor, der eng zusammengedrückt in einem Raum von der Größe einer Stadt liegt. 

Insbesondere eine Klasse von Neutronensternen ist sehr faszinierend. Sie werden "Magnetare" genannt. Der Name kommt von dem, was sie sind: Objekte mit extrem starken Magnetfeldern. Während normale Neutronensterne selbst unglaublich starke Magnetfelder haben (in der Größenordnung von 10)¹² Gauß, für diejenigen unter Ihnen, die diese Dinge im Auge behalten möchten), sind Magnetare um ein Vielfaches mächtiger. Die stärksten können über einer Billion Gauss liegen! Zum Vergleich: Die Magnetfeldstärke der Sonne beträgt etwa 1 Gauß; Die durchschnittliche Feldstärke auf der Erde beträgt ein halbes Gauß. (Ein Gauß ist die Maßeinheit, mit der Wissenschaftler die Stärke eines Magnetfelds beschreiben.)

Erzeugung von Magnetaren

Wie bilden sich Magnetare? Es beginnt mit einem Neutronenstern. Diese entstehen, wenn ein massereicher Stern keinen Wasserstoff mehr hat, um in seinem Kern zu verbrennen. Schließlich verliert der Stern seine äußere Hülle und bricht zusammen. Das Ergebnis ist eine gewaltige Explosion, die Supernova genannt wird.

Während der Supernova wird der Kern eines supermassiven Sterns zu einer Kugel mit einem Durchmesser von nur etwa 40 Kilometern zusammengedrückt. Während der letzten katastrophalen Explosion kollabiert der Kern noch mehr und bildet eine unglaublich dichte Kugel mit einem Durchmesser von etwa 20 km.

Dieser unglaubliche Druck bewirkt, dass Wasserstoffkerne Elektronen absorbieren und Neutrinos freisetzen. Nachdem der Kern zusammengebrochen ist, verbleibt eine Masse von Neutronen (die Bestandteile eines Atomkerns sind) mit einer unglaublich hohen Schwerkraft und einem sehr starken Magnetfeld. 

Um einen Magnetar zu erhalten, müssen die Bedingungen während des Kollapses des Sternenkerns etwas anders sein, wodurch der endgültige Kern entsteht, der sich sehr langsam dreht, aber auch ein viel stärkeres Magnetfeld aufweist. 

Wo finden wir Magnetare??

Es wurden ein paar Dutzend bekannte Magnetare beobachtet, und andere mögliche werden noch untersucht. Unter den nächsten befindet sich einer, der in einem etwa 16.000 Lichtjahre von uns entfernten Sternhaufen entdeckt wurde. Der Cluster heißt Westerlund 1 und enthält einige der massereichsten Hauptreihensterne des Universums. Einige dieser Riesen sind so groß, dass ihre Atmosphäre bis in die Umlaufbahn des Saturn reicht, und viele sind so hell wie eine Million Sonnen.

Die Sterne in diesem Cluster sind ziemlich außergewöhnlich. Sie sind alle 30- bis 40-mal so groß wie die Sonne und machen den Haufen ziemlich jung. (Massereichere Sterne altern schneller.) Dies impliziert aber auch, dass Sterne, die die Hauptsequenz bereits verlassen haben, mindestens 35 Sonnenmassen enthielten. Dies ist an sich keine verblüffende Entdeckung, doch die anschließende Entdeckung eines Magnetars inmitten von Westerlund 1 ließ die Welt der Astronomie zittern.

Herkömmlicherweise bilden sich Neutronensterne (und damit Magnetare), wenn ein Stern mit 10 - 25 Sonnenmassen die Hauptsequenz verlässt und in einer massiven Supernova stirbt. Da sich jedoch alle Sterne in Westerlund 1 fast zur gleichen Zeit gebildet haben (und die Masse den entscheidenden Faktor für die Alterungsrate darstellt), muss der ursprüngliche Stern größer als 40 Sonnenmassen gewesen sein.

Es ist nicht klar, warum dieser Stern nicht zu einem Schwarzen Loch zusammengebrochen ist. Eine Möglichkeit besteht darin, dass sich Magnetare möglicherweise ganz anders bilden als normale Neutronensterne. Vielleicht gab es einen Begleitstern, der mit dem sich entwickelnden Stern interagierte, wodurch er einen großen Teil seiner Energie vorzeitig verbrauchte. Ein Großteil der Masse des Objekts könnte entkommen sein und zu wenig zurückgelassen haben, um sich vollständig in ein Schwarzes Loch zu verwandeln. Es wurde jedoch kein Begleiter gefunden. Natürlich könnte der Begleitstern während der energetischen Wechselwirkungen mit dem Vorfahren des Magneten zerstört worden sein. Es ist klar, dass Astronomen diese Objekte untersuchen müssen, um mehr über sie und ihre Entstehung zu erfahren.

Magnetische Feldstärke

Wie auch immer ein Magnetar geboren wird, sein unglaublich starkes Magnetfeld ist das bestimmendste Merkmal. Sogar in Entfernungen von 600 Meilen von einem Magnetar wäre die Feldstärke so groß, dass menschliches Gewebe buchstäblich auseinandergerissen würde. Wenn der Magnet auf halbem Weg zwischen der Erde und dem Mond schweben würde, wäre sein Magnetfeld stark genug, um Metallgegenstände wie Stifte oder Büroklammern aus Ihren Taschen zu heben und alle Kreditkarten auf der Erde vollständig zu entmagnetisieren. Das ist nicht alles. Die Strahlungsumgebung um sie herum wäre unglaublich gefährlich. Diese Magnetfelder sind so stark, dass die Beschleunigung von Partikeln leicht Röntgenemissionen und Gammaphotonen erzeugt, das Licht mit der höchsten Energie im Universum.

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen.