Neutronensterne, Magnetare, Pulsare, Quarksterne

25.05.2002 / Autor: Mark Weimar

Astronomie > Sterne / Sonne

Neutronensterne> sind kleine kompakte Sterne die ausschließlich aus Neutronen bestehen.

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Eine Schockwelle nahe einem Neutronenstern, dem Überbleibsel einer Supernova
(Bild: ESO)

Doch wie kommt es nun genau zu diesem Zustand? Wenn ein Stern die 1,5 bis 2,5fache Masse der Sonne hat, so endet er als Neutronenstern. Der Stern an sich explodiert zunächst als Supernova. Nach dieser Explosion beginnt der Stern damit sich zusammenzuziehen. Der Stern zieht sich immer weiter zusammen bis schlussendlich alle Elektronen und Protonen in ihm so dicht "gepackt" sind, dass sie zu Neutronen verschmelzen.

Kommen wir nun zu einer besonderen Unterart der Neutronensterne: Die Magnetare. Ist der Stern als Supernova explodiert, findet sehr heftige Konvektion statt. Ist die Rotationsperiode vergleichbar oder langsamer als die Konvektionszeit, passiert ein Effekt der mit einem Dynamo vergleichbar ist: Also eine Art stellarer Dynamo. Dieser erzeugt über einen kurzen Zeitraum starke Magnetfelder. Ein Magnetar ist entstanden. In einem Neutronenstern sind auch immer noch Elektronen und Protonen, die beim zufälligen Zerfall von Neutronen entstehen. Diese werden dann Ladungsträger genannt. Wenn sich der junge Neutronenstern nun schneller oder vergleichbar schnell dreht wie die Konvektionszeit, so bewegen sich die Ladungsträger in einer Helixform und induzieren damit ein starkes Magnetfeld das bis zu 10pg stark sein kann. Man kann anhand der Supernova erkennen ob ein Magnetar geboren wurde oder nicht. Die Supernovae, in der ein Magnetar geboren wird, müsste sehr viel heller sein und ihre Überreste müssten mehr kinetische Energie besitzen als normalerweise. Das starke Magnetfeld bremst die Rotationsperiode des Neutronensterns. Dabei wird eine starke Rotationsenergie frei, die zum Teil ins Magnetfeld fließt oder die Materie noch weiter aufheizt. Sobald die Rotationsperiode so stark abgebremst wurde, dass sie deutlich länger ist als die Konvektionszeit, kommt der Dynamoeffekt zum Erliegen. Durchschnittlich ist das nach bereits 10.000 Umdrehungen der Fall. Auch die Konvektion erliegt nach ca. 10 Sekunden. Nun festigen sich die äußeren Schichten des Neutronensterns.

Ein Pulsar

Doch es gibt nicht nur die normalen Neutronensterne und die Magnetare. Es gibt noch eine dritte Form der Neutronensterne: Die Pulsare. Der Pulsar ist ein schnell rotierender Neutronenstern, der, ähnlich wie ein Leuchtturm, zwei Bündel von Radiowellen aussendet. Diese Bündel kommen bei uns in regelmäßigen Abständen an und der Neutronenstern scheint für uns zu pulsieren.

Eine der wohl spannendsten Neuentdeckungen unserer Zeit sind wohl die Quarksterne. Erst vor kurzem ist es den Astronomen gelungen eine neue Art von Sternen zu entdecken: Die Quarksterne. Man nimmt an das es sich bei den Quarksternen um Sterne handelt, in denen Plasma vorhanden ist, das aus Quarks und Gluonen besteht. In den Quarksternen wird ein sehr seltener Effekt vermutet, der Farbsupraleitung genannt wird. Bei diesem Effekt ziehen sich die freien Quarks aufgrund einer Wechselwirkung an solange die Dichte groß genug ist. Haben sich die freien Quarks gegenseitig angezogen, so bilden sie sogenannte Quark-Cooper-Paare. Unklar ist jedoch noch ob und wenn, wie sehr sich dieser Effekt auf die Eigenschaften kompakter Sterne ausübt.