Neutronensterne

Geschrieben am 29.10.2006 von Conni Kreißl

Neutronensterne sind das Ergebnis der Supernova-Explosion eines Sterns von mindestens 1,4 bis 3 Sonnenmassen bzw. sie entstehen wenn ein solcher Stern stirbt. Denn dies ist die Massegrenze, die als Chandrasekhar-Grenze nach dem indischen Physiker Subrahmanyan Chandrasekhar bezeichnet wird. Das heißt im Grunde, liegt die Masse des kollabierenden Sterns zwischen 1,4 und 3 Sonnenmassen, kommt der Sternenkollaps zum Stillstand und ein Neutronenstern entsteht. Liegt die Masse aber darüber, ist der Kollaps nicht aufzuhalten und ein Schwarzes Loch entsteht. Liegt sie jedoch darunter erfolgt keine Supernova-Explosion sondern es entwickelt sich nur ein Weißer Zwerg.
Da ihr Durchmesser hinterher nur noch zwischen annähernd 10 bis 30 km liegt, ihre Masse aber annähernd gleich geblieben ist, besitzen sie dann eine unglaublich hohe Schwerkraft. Diese Masse kann dem Druck der demzufolge herrschenden Gravitationskraft danach nichts mehr entgegensetzen, weil der durch die Kernfusionen erzeugte Gas- und Strahlungsdruck danach nicht mehr vorhanden ist und die Elektronen und Protonen zu Neutronen zusammen gedrückt werden. Was auch seine Namensgebung erklärt.
Faszinierend ist dabei allerdings das diese Neutronensternbildung anfangs nur im Kern des Sternes abläuft, während der Stern äußerlich vollkommen unauffällig bleibt, wodurch man die Supernova erst nach einigen Tagen erkennen kann.
Ihre Kerntemperatur wird auf nahezu 10 Milliarden Grad Celsius geschätzt und diejenige auf ihrer Oberfläche soll mindestens 10 Millionen Grad Celsius betragen. Währen sie meistens eine nahezu 200 bis 400 m dicke äußere Kruste, eine etwa 1 bis 2 km dicke innere Kruste, einen ungefähr 1 bis 2 km dicken äußeren flüssigen Kern sowie einen zwischen 6 und 8 km dicken inneren Kern aufweisen. Außerdem bestehen sie aus einer besonderen Materieform von Neutronen, die eine extreme Dichte von über 1012 kg/cm3 in ihrem Zentrum aufweist. Wodurch ein Brocken dieser Materie von der Größe eines Stecknadelkopfes weit mehr als 1.000.000 Tonnen wiegt und damit einer Materieform gleicht welche mit der von Atomkernen vergleichbar ist.
Die Neutronensterne lassen sich nach heutigen Erkenntnissen in verschiedene Arten bzw. Kategorien einteilen.
Dies sind erstens die Pulsare, die außerordentlich schnell bzw. etliche male pro Sekunde rotieren, was wohl an ihrem kleinen Durchmesser liegt, welcher auch diesen Drehimpuls-Erhaltungssatz erklärt. Dabei senden sie zudem gigantische Bündel von Radiowellen und kosmische Leuchtfeuer bzw. Pulse aus, wobei die Leuchtfeuer fast mit Lichtgeschwindigkeit durch die beiden vorhandenen durchaus magnetischen Pole austreten und dabei einen starken Strahl aus Licht produzieren. Erwiesenermaßen werden diese Pulsare aber mit der Zeit geringfügig langsamer, da sie durch ihre elektromagnetische Abstrahlung beständig an Rotationsenergie verlieren.
Mitunter kommt es allerdings auch vor, das sie nur Millisekunden benötigen um sich einmal um sich selbst zu drehen, wie beispielsweise der Pulsar IGR J00291+5934, welcher sich fast 600 mal pro Sekunde um seine eigene Achse dreht. Diese Art von Pulsare werden aufgrund dieser Eigenschaften als Millisekundenpulsare bezeichnet.
Dann gibt es außerdem noch die sogenannten Röntgenpulsare, welche fast ausschließlich in Doppelsternsystemen vorkommen und dort stetig Material von ihrem Begleiter absaugen. Da die Hülle dieser Begleiter erfahrungsgemäß meist aus Wasserstoff besteht, bestehen diese Materialien im wesentlichen aus Protonen und Elektronen.
Aber auch die Magnetare sind eine spezielle Unterklasse der Neutronensterne, wobei diese ihre Energie größtenteils aus ihren gigantisch großen Magnetfeldern beziehen, da sie die stärksten Magnetfelder im gesamten Universum besitzen. Diese sind teilweise sogar zirka Hundert Trillionen mal stärker als das Magnetfeld unserer Erde.
Die letzte Gruppe der Neutronensterne sind die Quarksterne, die wohl zu den spannendsten Neuentdeckungen unserer Zeit gehören. Hierbei handelt es sich wahrscheinlich um Sterne die Plasma enthalten, welches aus Quarks und Gluonen besteht. Dabei ist dieses Quarks ein elementares Bestandteil der Hadronen, die bekannterweise Nukleonen bzw. Neutronen und Protonen aus Atomkernen darstellen. Während die Gluonen subatomare Elementarteilchen sind, welche indirekt für die Anziehung von den Protonen und den Neutronen in Atomkernen verantwortlich sind. Innerhalb dieser Quarksterne findet anscheinend ein äußerst seltener Effekt statt, der Farbsupraleitung genannt wird, da sich bei ihm freie Quarks aufgrund einer Wechselwirkung anziehen, solange die Dichte nur groß genug ist, infolgedessen sich Quark-Cooper-Paare bilden.
Neutronensterne, die sich umkreisen, senden wie die Schwarzen Löcher Gravitationswellen aus und können aufgrund ihrer Annäherung miteinander kollidieren, wodurch die beiden Neutronensterne dann normalerweise zu einem gemeinsamen Trichter bzw. Schwarzen Loch verschmelzen. Obwohl schon ein Neutronenstern allein ein recht eigentümliches Objekt ist, können zwei kollidierende Neutronensterne beispielsweise einen Gamma-Ray-Burst bzw. eine Gammastrahlenexplosion erzeugen durch die gewaltige Magnetfelder entstehen, da sie in zehn Sekunden mehr Energie freisetzen als die Sonne in Milliarden von Jahren.