Magnetare: Neutronensterne mit einem Kick

Neutronensterne sind seltsame, rätselhafte Objekte da draußen in der Galaxie. Sie werden seit Jahrzehnten untersucht, da Astronomen bessere Instrumente erhalten, mit denen sie beobachtet werden können. Stellen Sie sich einen zitternden, festen Neutronenball vor, der eng in einem Raum von der Größe einer Stadt zusammengedrückt ist.

Insbesondere eine Klasse von Neutronensternen ist sehr faszinierend; Sie werden "Magnetare" genannt. Der Name kommt von dem, was sie sind: Objekte mit extrem starken Magnetfeldern. Während normale Neutronensterne selbst unglaublich starke Magnetfelder haben (in der Größenordnung von 10)¹² Gauß, für diejenigen unter Ihnen, die diese Dinge im Auge behalten möchten, sind Magnetare um ein Vielfaches stärker. Die mächtigsten können über eine Billion Gauß hinausgehen! Im Vergleich dazu beträgt die Magnetfeldstärke der Sonne etwa 1 Gauß; Die durchschnittliche Feldstärke auf der Erde beträgt ein halbes Gauß. (Ein Gauß ist die Maßeinheit, mit der Wissenschaftler die Stärke eines Magnetfelds beschreiben.)

Wie bilden sich Magnetare? Es beginnt mit einem Neutronenstern. Diese entstehen, wenn einem massiven Stern der Wasserstoff ausgeht, um in seinem Kern zu verbrennen. Schließlich verliert der Stern seine äußere Hülle und bricht zusammen. Das Ergebnis ist eine gewaltige Explosion namens Supernova.

Während der Supernova wird der Kern eines supermassiven Sterns zu einem Ball mit einem Durchmesser von nur etwa 40 Kilometern zusammengepfercht. Während der letzten katastrophalen Explosion kollabiert der Kern noch mehr und bildet einen unglaublich dichten Ball mit einem Durchmesser von etwa 20 km oder 12 Meilen.

Dieser unglaubliche Druck bewirkt, dass Wasserstoffkerne Elektronen absorbieren und Neutrinos freisetzen. Was nach dem Kollabieren des Kerns übrig bleibt, ist eine Masse von Neutronen (die Bestandteile eines Atomkerns sind) mit unglaublich hoher Schwerkraft und einem sehr starken Magnetfeld.

Um ein Magnetar zu erhalten, benötigen Sie während des Zusammenbruchs des Sternkerns leicht unterschiedliche Bedingungen, wodurch der endgültige Kern entsteht, der sich sehr langsam dreht, aber auch ein viel stärkeres Magnetfeld aufweist.

Ein paar Dutzend bekannte Magnetare wurden beobachtet, und andere mögliche werden noch untersucht. Zu den nächsten gehört einer, der in einem Sternhaufen etwa 16.000 Lichtjahre von uns entfernt entdeckt wurde. Der Cluster heißt Westerlund 1 und enthält einige der massereichsten Hauptreihensterne in das Weltall. Einige dieser Riesen sind so groß, dass ihre Atmosphäre die Umlaufbahn des Saturn erreichen würde, und viele sind so hell wie eine Million Sonnen.

Die Sterne in diesem Cluster sind ziemlich außergewöhnlich. Da alle 30- bis 40-mal so groß wie die Sonnenmasse sind, ist der Cluster auch recht jung. (Massivere Sterne altern schneller.) Dies impliziert aber auch, dass Sterne, die das bereits verlassen haben Hauptsequenz enthielt mindestens 35 Sonnenmassen. Dies ist an sich keine verblüffende Entdeckung, doch die anschließende Entdeckung eines Magnetars inmitten von Westerlund 1 ließ die Welt der Astronomie zittern.

Herkömmlicherweise bilden sich Neutronensterne (und damit Magnetare), wenn ein Stern mit 10 bis 25 Sonnenmassen die Hauptsequenz verlässt und in einer massiven Supernova stirbt. Allerdings haben sich alle Sterne in Westerlund 1 fast gleichzeitig gebildet (und überlegt) Masse ist der Schlüsselfaktor für die Alterungsrate) Der ursprüngliche Stern muss größer als 40 Sonnen sein Massen.

Es ist nicht klar, warum dieser Stern nicht in ein Schwarzes Loch gefallen ist. Eine Möglichkeit besteht darin, dass sich Magnetare möglicherweise ganz anders bilden als normale Neutronensterne. Vielleicht gab es einen Begleitstern, der mit dem sich entwickelnden Stern interagierte, wodurch er einen Großteil seiner Energie vorzeitig verbrauchte. Ein Großteil der Masse des Objekts könnte entkommen sein und zu wenig zurückgelassen haben, um sich vollständig zu einem Schwarzen Loch zu entwickeln. Es wurde jedoch kein Begleiter erkannt. Natürlich könnte der Begleitstern während der energetischen Wechselwirkungen mit dem Vorläufer des Magnetars zerstört worden sein. Es ist klar, dass Astronomen diese Objekte untersuchen müssen, um mehr über sie und ihre Entstehung zu verstehen.

Wie auch immer ein Magnetar geboren wird, sein unglaublich starkes Magnetfeld ist sein charakteristischstes Merkmal. Selbst in Entfernungen von 600 Meilen von einem Magnetar wäre die Feldstärke so groß, dass menschliches Gewebe buchstäblich auseinander gerissen würde. Wenn der Magnetar auf halber Strecke zwischen Erde und Mond schweben würde, wäre sein Magnetfeld stark genug, um sich zu heben Metallgegenstände wie Stifte oder Büroklammern aus Ihren Taschen und entmagnetisieren alle Kreditkarten vollständig Erde. Das ist nicht alles. Die Strahlungsumgebung um sie herum wäre unglaublich gefährlich. Diese Magnetfelder sind so stark, dass die Beschleunigung von Partikeln leicht erzeugt wird Röntgenemissionen und Gammastrahlung Photonen, das Licht mit der höchsten Energie in der Universum.

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen.