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Nachrichten Wissen Bisher schwerster Neutronenstern entdeckt
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15:44 17.09.2019
Der extrem helle Neutronenstern ist deutlich im Zentrum der Casa-Supernova zu erkennen. Die Detailzeichnung zeigt den abkühlenden Stern. Quelle: X-ray: NASA/CXC/UNAM/Ioffe/D.Page, P. Shternin et al/ NASA/CXC/M. Weiss
Charlottesville

Was Masse anbelangt, gibt es im Universum bisher zwei Giganten. Die einen sind die schwarzen Löcher, die so „schwer“ sind, dass von ihnen sogar das Licht geschluckt wird. Wie in einem riesigen Staubsauger verschwindet alles in einem Schwarzen Loch. Es entsteht, wenn Sterne sterben und in sich zusammenfallen. Ein Schwarzes Loch hat aufgrund seiner gewaltigen Masse eine gigantische Anziehungskraft. Erst kürzlich hatten Forscher erstmals beobachtet, wie ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern verschlingt.

Die anderen sind die Neutronensterne, die in Sachen Dichte mit den Schwarzen Löchern noch am ehesten mithalten können: Ein einziger Zuckerwürfel Neutronensternmaterial, so vergleicht es der österreichische „Standard“, wöge auf der Erde 100 Millionen Tonnen – was etwa dem Gesamtgewicht sämtlicher lebenden Menschen entspräche.

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Jetzt berichtet das Fachblatt „Nature Astronomy“, dass Wissenschaftler in 4600 Lichtjahren Entfernung den bisher massivsten Neutronenstern überhaupt entdeckt haben. Der Pulsar mit dem Namen J0740+6620 soll die 2,7-fache Masse der Sonne haben – bei einem Durchmesser von nur 30 Kilometern. Zum Vergleich: Die Sonne hat einen Durchmesser von 1,391 Millionen Kilometern.

Ein Schwerstgewicht in 4600 Lichtjahren Entfernung – und viele Fragen

Die neue Entdeckung wirft dabei einige Fragen auf – unter anderem zur Größengrenze von Neutronensternen und zur Beschaffenheit ihres Inneren. Bei J0740+6620 handelt es sich um einen sogenannten Pulsar. Sie heißen so, weil sie von ihren Magnetpolen in regelmäßigem Rhythmus Radiowellen in zwei Strahlen aussenden. Neutronensterne und somit auch Pulsare enstehen aus Sternen, die ursprünglich das acht- bis 30-fache Massenvolumen der Sonne hatten. Durch diesen Prozess schmilzt die gesamte Restmasse in ihren Zentren zu einer ungeheuren Dichte zusammen. Sobald das Zentrum der toten Sterne komplett zu Eisen zusammengeschmolzen ist, entweicht der Druck, der den Stern bisher zusammenhielt. Dadurch kollabiert auch der Kern und komprimiert die Neutronen so lange, bis sie den kleinstmöglichen Platz einnehmen. Das entstandene Objekt hat dann die Dichte eines Atomkerns.

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Binäres System mit Weißen Zwergen

J0740+6620 ist ein sogenannter Millisekunden-Pulsar. Das bedeutet, dass er eine extreme Rotationsgeschwindigkeit hat – und im Millisekundentakt Radiowellen von seinen Polen an der Erde vorbeisendet. Millisekunden-Pulsare bilden dabei oft ein binäres System mit sogenannten Weißen Zwergen. Ein Weißer Zwerg ist ein winziger, alter Stern. Da er trotz immenser Oberflächenhitze kaum strahlt, sondern eher weiß glüht, heißt er Weißer Zwerg. Im Fall von J0740+6620 bilden die beiden einen rechten Winkel zur Erde, der Weiße Zwerg bewegt sich zwischen der Erde und dem Pulsar in einem sogenannten Transit. Ein glücklicher kosmischer Zufall.

Denn die Masse des Weißen Zwergs krümmt den Weg, den die Ausstöße des Pulsars nehmen. Dadurch brauchen sie eine geringfügig längere Zeit bis zur Erde. Geringfügig bedeutet in diesem Zusammenhang nur Zehnmillionstel einer Sekunde. Durch die Abweichungen konnten die Wissenschaftler die Masse des Weißen Zwergs bestimmen und von dort auf die des Neutronensterns schließen. Für ihre Berechnungen analysierten die Wissenschaftlerin Thankful Cromartie und ihr Team Daten über einen Zeitraum von fünf Jahren.

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Wo die Massenobergrenze für Neutronensterne ist, und wann ein Pulsar seinerseits zum schwarzen Loch wird, ist unklar. Meist geht man jedoch von drei Solarmassen aus, wobei bisher noch kein Stern die 2,5-fache Masse überschritten hatte – vor J0740+6620.

Von Daniel Killy/RND

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