ESA-Teleskop XMM-Newton untersucht Neutronensterne

Einen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall bestand die gesamte Materie des Universums noch aus der Ursuppe ihrer fundamentalen Bestandteile. Lange Zeit wurde davon ausgegangen, dass diese Bestandteile heute nicht mehr in dieser Form vorkommen. Doch im Kern von Neutronensternen werden jetzt eben diese Teilchen vermutet.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA.

Das ESA-Teleskop XMM-Newton erforscht im Röntgen-Bereich des elektromagnetischen Spektrums das Universum.
(Grafik: ESA)
Das ESA-Teleskop XMM-Newton erforscht im Röntgen-Bereich des elektromagnetischen Spektrums das Universum.
(Grafik: ESA)

Mit dem neuen Röntgenteleskop XMM-Newton der ESA ist man nun auch in der Lage, dieser Theorie nachzugehen. Das Weltraumteleskop ist fähig, den Einfluss der Gravitation eines Neutronensterns auf die von ihm abgegebene Strahlung zu messen. Diese Messungen erlauben sehr viel bessere Einblicke in das Innere dieser Objekte als jemals zuvor.

Neutronensterne gehören noch heute zu den wohl geheimnisvollsten Erscheinungen im Universum. Sie vereinigen die Masse unserer Sonne auf einer Größe von nur 10 Kilometern im Durchmesser. Ein Stück Würfelzucker bestehend aus der Materie eines Neutronensterns würde auf der Erde über zehn Milliarden Tonnen wiegen.

Sie werden geboren, wenn ein relativ massereicher Stern seine Lebenszeit beendet hat und in einer Supernova seine Hülle abwirft. Der zurückbleibende Kern wird dann nicht mehr durch die Strahlung aus dem Inneren in einer stabilen Form gehalten und schrumpft stark zusammen. Die Gravitationskraft bewirkt, dass sogar die Atomhüllen dichter und dichter an die -kerne heranrücken und die Elektronen der -hüllen schließlich mit den Protonen im -kern verschmelzen. Dies führt zu dem “Brei” aus Neutronen, dem der Neutronenstern seinen Namen verdankt.

Ein Neutronenstern saugt seinem gelben Begleitstern die Materie ab.
(Grafik: ESA)
Ein Neutronenstern saugt seinem gelben Begleitstern die Materie ab.
(Grafik: ESA)

Wissenschaftler vermuten nun, dass die Dichte und Temperatur im Innern eines Neutronensterns etwa denen einen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall entspricht. Sie gehen davon aus, dass immer wenn Materie so stark komprimiert wird, sie sich stark verändert. Sogar Protonen, Elektronen und Neutronen, die Grundbausteine der Atome kommen sich näher und näher und werden – selbst dies ist nach neusten Erkenntnissen möglich – in ihre Grundbausteine, die Quarks, zerlegt.

Die Forscher versuchen bereits seit Jahrzehnten das Innere von Neutronensternen zu erforschen. Um dies zu tun, müssen sie aber einige Parameter sehr präzise bestimmen: Um die Dichte eines astronomischen Objekts zu messen, müssen dessen Durchmesser und Masse genau bekannt sein. Bisher war aber bei den Neutronensternen kein Instrument dazu in der Lage. Mithilfe des ESA-Observatorium XMM-Newton war man nun in dazu in der Lage, das Masse-Radius-Verhältnis zu bestimmen. Dieses sagt vorerst nur aus, das der untersuchte Neutronenstern nur “normale”, nicht exotische, Materie enthält. Jedoch zählt dies nicht als Beweis, die Theorie nach exotische Materie im Kern dieser Objekte zu widerlegen.

Ganz im Gegenteil: Die Forscher sprechen von dem “ersten bedeutenden Schritt” der Suche nach exotische Materie.

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