Neutronensterne und Pulsare: Entstehung und Eigenschaften

Was passiert, wenn Riesensterne explodieren? Sie kreieren Supernovae, die einige der dynamischsten Ereignisse in sind das Universum. Diese Sternbrände erzeugen so intensive Explosionen, dass das Licht, das sie aussenden, insgesamt überstrahlen kann Galaxien. Sie erzeugen jedoch auch etwas viel Seltsameres aus dem Rest: Neutronensterne.

Ein Neutronenstern ist eine wirklich dichte, kompakte Neutronenkugel. Wie wandelt sich ein massereicher Stern von einem leuchtenden Objekt zu einem zitternden, hochmagnetischen und dichten Neutronenstern? Es hängt alles davon ab, wie Sterne ihr Leben leben.

Stars verbringen den größten Teil ihres Lebens mit dem, was als das bekannt ist Hauptsequenz. Die Hauptsequenz beginnt, wenn der Stern in seinem Kern die Kernfusion entzündet. Es endet, sobald der Stern den Wasserstoff in seinem Kern erschöpft hat und beginnt, schwerere Elemente zu verschmelzen.

Sobald ein Stern die Hauptsequenz verlässt, folgt er einem bestimmten Pfad, der durch seine Masse vorgegeben ist. Masse ist die Menge an Material, die der Stern enthält. Sterne mit mehr als acht Sonnenmassen (eine Sonnenmasse entspricht der Masse unserer Sonne) verlässt die Hauptsequenz und durchläuft mehrere Phasen, während sie weiterhin Elemente bis zu verschmelzen Eisen.

Sobald die Fusion im Kern eines Sterns aufhört, beginnt sie sich zusammenzuziehen oder fällt aufgrund der immensen Schwerkraft der äußeren Schichten in sich zusammen. Der äußere Teil des Sterns "fällt" auf den Kern und prallt zurück, um eine massive Explosion zu erzeugen, die als Typ-II-Supernova bezeichnet wird. Abhängig von der Masse des Kerns selbst wird er entweder zu einem Neutronenstern oder zu einem Schwarzen Loch.

Wenn die Masse des Kerns zwischen 1,4 und 3,0 Sonnenmassen liegt, wird der Kern nur zu einem Neutronenstern. Die Protonen im Kern kollidieren mit sehr energiereichen Elektronen und erzeugen Neutronen. Der Kern versteift sich und sendet Stoßwellen durch das darauf fallende Material. Das äußere Material des Sterns wird dann in das umgebende Medium ausgetrieben, wodurch die Supernova entsteht. Wenn das übrig gebliebene Kernmaterial größer als drei Sonnenmassen ist, besteht eine gute Chance, dass es weiter komprimiert wird, bis es ein Schwarzes Loch bildet.

Neutronensterne sind schwer zu studieren und zu verstehen. Sie emittieren Licht über einen weiten Teil des elektromagnetischen Spektrums - die verschiedenen Wellenlängen des Lichts - und scheinen von Stern zu Stern ziemlich unterschiedlich zu sein. Die Tatsache, dass jeder Neutronenstern unterschiedliche Eigenschaften zu haben scheint, kann Astronomen jedoch helfen, zu verstehen, was sie antreibt.

Das vielleicht größte Hindernis für die Untersuchung von Neutronensternen ist, dass sie unglaublich dicht sind, so dicht, dass eine 14-Unzen-Dose Neutronensternmaterial so viel Masse haben würde wie unser Mond. Astronomen haben hier auf der Erde keine Möglichkeit, diese Dichte zu modellieren. Daher ist es schwierig, das zu verstehen Physik von dem, was los ist. Deshalb ist es so wichtig, das Licht dieser Sterne zu studieren, weil es uns Hinweise darauf gibt, was im Inneren des Sterns vor sich geht.

Einige Wissenschaftler behaupten, dass die Kerne von einem Pool freier Quarks dominiert werden - den Grundbausteinen von Angelegenheit. Andere behaupten, dass die Kerne mit einer anderen Art exotischer Partikel wie Pionen gefüllt sind.

Neutronensterne haben auch intensive Magnetfelder. Und es sind diese Felder, die teilweise für die Erzeugung der Röntgenstrahlen und verantwortlich sind gamma Strahlen die von diesen Objekten gesehen werden. Wenn Elektronen um und entlang der Magnetfeldlinien beschleunigen, emittieren sie Strahlung (Licht) in Wellenlängen von optisch (Licht, das wir mit unseren Augen sehen können) bis zu sehr energiereichen Gammastrahlen.

Astronomen vermuten, dass sich alle Neutronensterne drehen und dies ziemlich schnell. Infolgedessen ergeben einige Beobachtungen von Neutronensternen eine "gepulste" Emissionssignatur. Neutronensterne werden daher oft als PULSating stARS (oder PULSARS) bezeichnet, unterscheiden sich jedoch von anderen Sternen mit variabler Emission. Die Pulsation von Neutronensternen ist auf deren zurückzuführen Drehung, wo andere pulsierende Sterne (wie z. B. Cephid-Sterne) pulsieren, wenn sich der Stern ausdehnt und zusammenzieht.

Neutronensterne, Pulsare und Schwarze Löcher gehören zu den exotischsten Sternobjekten im Universum. Sie zu verstehen ist nur ein Teil des Lernens über die Physik von Riesensternen und wie sie geboren werden, leben und sterben.

Bearbeitet von Carolyn Collins Petersen.