Was ist ein Neutronenstern?

Eine weiße Kugel, die einen Stern darstellt, mit verzerrt aussehenden Linien um ihn herum.

Künstlerisches Konzept eines Neutronensterns. Die winzige Größe und extreme Dichte des Sterns verleihen ihm eine unglaublich starke Schwerkraft an seiner Oberfläche. Somit stellt dieses Bild den Raum um den Neutronenstern alsgebogen. Bild via Raphael.concorde/ Daniel Molybdenum/ NASA/Wikimedia Commons.


Wenn – am Ende seines Lebens – ein massereicher Stern als a . explodiertSupernova, sein Kern kannZusammenbruchum als winziges und superdichtes Objekt mit nicht viel mehr als der Masse unserer Sonne zu enden. Diese kleinen, unglaublich dichten Kerne explodierter Sterne sindNeutronensterne. Sie gehören zu den bizarrsten Objekten im Universum.

Ein typischer Neutronenstern hat etwa das 1,4-fache unserer Sonnenmasse, aber sie reichen bis zuetwa zwei Sonnenmassen. Bedenken Sie nun, dass unsere Sonne etwa das 100-fache des Erddurchmessers hat. In einem Neutronenstern wird seine gesamte große Masse – bis zu etwa doppelt so viel wie die unserer Sonne – in einen Stern gequetscht, der nur etwa 15 km groß ist oder etwa die Größe einer irdischen Stadt hat.


Vielleicht können Sie also sehen, dass Neutronensterne sehr, sehr dicht sind! Ein Esslöffel Neutronensternmaterial würde mehr als 1 Milliarde US-Tonnen (900 Milliarden kg) wiegen. Das ist mehr als das Gewicht des Mount Everest, des höchsten Berges der Erde.

Karte der Stadt Chicago mit einem eingezeichneten Kreis, um anzuzeigen, dass der Durchmesser eines Neutronensterns ähnlich ist.

Neutronensterne sind die kollabierten Kerne massereicher Sterne. Sie packen ungefähr die Masse unserer Sonne in eine Kugel mit dem Durchmesser einer Stadt. Hier ist ein Vergleich des typischen Durchmessers eines Neutronensterns mit der Stadt Chicago. Grafik überM. Coleman Miller.

So entstehen Neutronensterne.Während eines Großteils ihres Lebens halten Stars einen heiklen Balanceakt. Die Schwerkraft versucht, den Stern zu komprimieren, während der Innendruck des Sterns einen nach außen drängenden Druck ausübt. Der nach außen gerichtete Druck wird verursacht durchKernfusionim Kern des Sterns. Dieses Fusions-„Brennen“ ist der Prozess, durch den Sterne leuchten.

Bei einer Supernova-Explosion gewinnt die Schwerkraft plötzlich und katastrophal die Oberhand in dem Krieg, den sie seit Millionen oder Milliarden von Jahren mit dem inneren Druck des Sterns führt. Wenn sein Kernbrennstoff erschöpft und der Druck nach außen weggenommen ist, drückt die Schwerkraft den Stern plötzlich nach innen. Eine Stoßwelle wandert zum Kern und prallt zurück und bläst den Stern auseinander. Dieser ganze Vorgang dauert vielleicht ein paar Sekunden.


Aber der Sieg der Schwerkraft ist noch nicht vollständig. Da der größte Teil des Sterns in den Weltraum geblasen wurde, bleibt der Kern übrig, der möglicherweise nur ein paar Mal die Masse unserer Sonne besitzt. Die Schwerkraft komprimiert es weiter, bis die Atome so kompakt und dicht beieinander werden, dass Elektronen heftig in ihre Mutterkerne gestoßen werden und sich mit den Protonen verbinden, um zu bildenNeutronen.

So hat der Neutronenstern seinen Namen von seiner Zusammensetzung. Was die Schwerkraft geschaffen hat, ist ein superdichtes, neutronenreiches Material – genanntNeutronium– in einer stadtgroßen Sphäre.

Was Neutronensterne sind und was nicht. Wenn nach der Supernova der Kern des Sterns genügend Masse hat, dann wird – nach heutigem Verständnis – der Gravitationskollaps weitergehen. Anstelle eines Neutronensterns entsteht ein Schwarzes Loch. In Bezug auf die Masse wird die Trennlinie zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern viel diskutiert. Astrophysiker sprechen von einer Art „fehlender Masse“, die zwischen etwa zwei Sonnenmassen (der theoretischen maximalen Masse eines Neutronensterns) und fünf Sonnenmassen (der theoretischen minimalen Masse eines Schwarzen Lochs) auftritt. Einige erwarten, dass diese Massengruppe irgendwann von ultraleichten Schwarzen Löchern bevölkert wird, aber bis jetzt wurden keine gefunden.


Auch die genaue innere Struktur eines Neutronensterns ist Gegenstand vieler Diskussionen. Gegenwärtig wird angenommen, dass der Stern eine dünne Eisenkruste besitzt, vielleicht eine Meile oder so dick. Darunter besteht die Zusammensetzung größtenteils aus Neutronen, die verschiedene Formen annehmen, je weiter unten im Neutronenstern sie sind.

Ein Neutronenstern erzeugt nach seiner Entstehung weder Licht noch Wärme. Über Millionen von Jahren wird seine latente Wärme allmählich von anfänglich 600.000 Grad abkühlenKelvin(1 Million Grad Fahrenheit) und endet schließlich sein Leben als kalter, toter Überrest eines einst glorreichen Sterns.

Da Neutronensterne so dicht sind, haben sie starke Gravitations- und Magnetfelder. Die Schwerkraft eines Neutronensterns ist etwa tausend Milliarden Mal stärker als die der Erde. So ist die Oberfläche eines Neutronensterns außerordentlich glatt; Die Schwerkraft lässt nichts Großes zu. Es wird angenommen, dass Neutronensterne „Berge“ haben, aber sie sind nur Zentimeter groß.

Ball mit sich ausdehnenden Bögen auf jeder Seite und Düsen, die von zwei Polen kommen, und vertikaler roter Linie durch die Mitte.

Künstlerisches Konzept eines Pulsars. Pulsare sind Neutronensterne, die in Bezug auf die Erde auf eine bestimmte Weise ausgerichtet sind, sodass wir sie in regelmäßigen Abständen „pulsieren“ sehen. Bild überNRAO.


Pulsare: Woher wissen wir über Neutronensterne?Obwohl Neutronensterne lange Zeit in der astrophysikalischen Theorie vorhergesagt wurden, wurde der erste erst 1967 entdeckt, alsDrücken Sie, vonDame Jocelyn Bell Burnell. Seitdem wurden Hunderte weitere entdeckt, darunter der berühmte Pulsar im Herzen derKrebsnebel, ein Supernova-Überrest, der 1054 von den Chinesen explodiert wurde.

Auf einem Neutronenstern bündeln starke Magnetfelder Radiowellen in zwei Strahlen, die von seinen magnetischen Polen in den Weltraum schießen, ähnlich wie der Strahl eines Leuchtturms. Wenn das Objekt genau so zur Erde ausgerichtet ist – so dass diese Strahlen aus unserer irdischen Sicht sichtbar werden – sehen wir in regelmäßigen und äußerst genauen Abständen Funklichtblitze. Neutronensterne sind in der Tat die himmlischen Zeitmesser des Kosmos, deren Genauigkeit mit der vonAtomuhren.

Neutronensterne rotieren extrem schnell, und wir können die Radiostrahlen eines Pulsars verwenden, um zu messen, wie schnell wir sind.Der am schnellsten rotierende Neutronenstern, der bisher entdeckt wurdedreht sich unglaubliche 716 Mal pro Sekunde, was etwa einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit entspricht.

Lesen Sie mehr über Jocelyn Bell Burnell, die die Pulsare entdeckte

Intelligent- und selbstbewusst aussehende junge Frau.

Die irische Astronomin Jocelyn Bell Burnell war 24 Jahre alt, als sie die seltsamen Radioimpulse aus dem Weltraum bemerkte, die sie und ihre Kollegen zunächst liebevoll LGMs für „kleine grüne Männer“ nannten. Später verstanden sie, dass die Impulse von Neutronensternen stammten. Sich schnell drehende Neutronensterne, die von irdischen Astronomen gesehen werden, um Radiopulse auszusenden, werden jetzt als Radio bezeichnetPulsare. Bild überWikimedia Commons.

Weitere Manifestationen von Neutronensternen in unserer Galaxie. Es wird geschätzt, dass es in unserer Milchstraße mehr als hundert Millionen Neutronensterne gibt. Viele werden jedoch alt und kalt und daher schwer zu erkennen sein. Die unvorstellbar heftigen Neutronenstern-Kollisionen, von denen eine 2017 von derLIGOGravitationswellen-Observatorien und ausgewieseneGW170817, gelten als Orte, an denen schwere Elemente wie Gold und Platin erzeugt werden, da normale Supernovae nicht die erforderlichen Drücke und Temperaturen erzeugen.

Ein Neutronenstern mit einem ungewöhnlich starken Magnetfeld wird als a . bezeichnetmagnetar, in der Lage, die Schlüssel bis zum Mond aus der Tasche zu ziehen. Der Ursprung von Magnetaren ist nicht gut verstanden.

Neutronensterne, darunter Magnetare und Pulsare, sollen für mehrere wenig verstandene Phänomene verantwortlich sein, darunter die mysteriösenSchnelle Radio-Bursts(FRBs) und die sogenanntenWeicher Gamma-Repeaters (SGRs).

Lesen Sie mehr über Neutronensterne:

M. Coleman Miller, Professor für Astronomie an der University of Maryland, hat eine großartige Seite über Neutronensterne.

Fünf extreme Fakten über Neutronensterne von SymmetryMagazine.org

Pulsare, die Leuchttürme des Kosmos, von DiscoverMagazine.com kennenlernen

Wie hoch sind die Pulsar-„Berge“ von LIGO

Sci-Fi-Alarm! „Drachenei“ von Robert L. Forward(vergriffen) zeigt die imaginären Bewohner der Oberfläche eines Neutronensterns.Claudiakommentierte: „Sie waren (natürlich) winzig und dicht und lebten mit einer enormen Geschwindigkeit. Es ist schon eine Weile her, aber ich erinnere mich an eine gute Lektüre.“Andyfügte hinzu: „Ja, ich erinnere mich an dieses Buch! Sehr unterhaltsam. Es ist unglaublich zu glauben, dass wenn die Oberfläche eines Neutronensterns um nur einen Millimeter rutscht, dies eineSternenbeben. '

Fazit: Neutronensterne sind die kollabierten Kerne ehemals massereicher Sterne, die durch Supernova-Explosionen auf eine extreme Dichte gequetscht wurden. Ein Neutronenstern ist nicht so dicht wie ein Schwarzes Loch, aber dichter als jeder andere bekannte Sterntyp.