(Main) eine Illustration eines sich schnell drehenden Neutronensterns oder Pulsars (inset) Millisekunden-Pulsar PSR J0437-4715(Bildnachweis: NASA/Sharon Morsink/Devarshi Choudhury et al.)
Mit einem NASA-Röntgenteleskop auf der Internationalen Raumstation (ISS) haben Astronomen einen sich schnell drehenden toten Stern gewogen, der das Herz des der Erde am nächsten gelegenen Millisekunden-Pulsars darstellt.
Wie alle Neutronensterne entstehen Pulsare, wenn massereiche Sterne sterben, aber was Millisekunden-Pulsare wirklich auszeichnet, ist die Tatsache, dass sie sich Hunderte Male pro Sekunde drehen. Dabei werden Strahlen und Materie aus den Polen dieser toten Sterne herausgeschleudert und durch das Universum gejagt, was Pulsare zu mächtigen „kosmischen Leuchttürmen“ macht.
PSR J0437-4715 (PSR J0437) befindet sich etwa 510 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Pictor und ist das unserem Sonnensystem am nächsten gelegene Beispiel eines Millisekunden-Pulsars und das hellste Beispiel eines solchen Objekts am Nachthimmel. PSR J0437 dreht sich 174 Mal pro Sekunde, was bedeutet, dass er die Erde alle 5,75 Millisekunden mit Röntgenstrahlen und Radiowellen bestrahlt. Diese Pulse sind so regelmäßig, dass dieser schnelle kosmische Leuchtturm, wie andere Pulsare auch, zur Zeitmessung verwendet werden kann.
Jetzt wissen die Wissenschaftler, dass der Neutronenstern, der PSR J0437 bildet, 22,5 Kilometer breit ist und eine Masse hat, die dem 1,4-fachen der Sonne entspricht. Das Team entdeckte auch, dass die heißen Magnetpole des Neutronensterns falsch ausgerichtet sind und sich nicht direkt gegenüberstehen.
Um die neuen Messungen von PSR J0437 zu sammeln, wandte sich das Team an den Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) der NASA, der mit der ISS verbunden ist. Sie bearbeiteten diese Röntgendaten mit einer Modellierungsmethode namens „Pulsprofilmodellierung“ und erstellten dann Simulationen von PSR J0437 mit dem nationalen niederländischen Supercomputer Snellius.
„Zuvor hatten wir gehofft, den Radius genau berechnen zu können. Und es wäre toll, wenn wir zeigen könnten, dass sich die heißen Magnetpole auf der Sternoberfläche nicht direkt gegenüberliegen“, sagte Teamleiter Devarshi Choudhury von der Universität Amsterdam in einer Erklärung. „Und beides haben wir gerade geschafft!“
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Die extremsten Sterne
Wenn Sternen mit einer Masse zwischen dem Acht- und 25-fachen der Sonnenmasse nach Milliarden von Jahren der Brennstoff ausgeht, können sie in ihrem Kern keine Kernfusion mehr durchführen. Dadurch wird nicht nur der Großteil der Energie, die ein Stern abstrahlt, abgeschnitten, sondern auch der Strahlungsdruck nach außen unterbrochen.
Dieser Strahlungsdruck stützt den Stern im Laufe seines Lebens gegen den inneren Druck seiner eigenen Schwerkraft. Das bedeutet, dass der Stern, wenn sein Brennstoff aufgebraucht ist, nicht mehr verhindern kann, dass er durch die Schwerkraft kollabiert. Wenn der Kern kollabiert, sendet dieser Prozess Schockwellen durch die äußeren Schichten des Sterns und löst eine Supernova-Explosion aus, die den größten Teil der Masse des Sterns wegreißt. Unabhängig von der Ausgangsmasse des Sterns würde ein Neutronenstern mit einer sehr viel engeren Spanne von Massen geboren werden, nämlich mit der ein- bis zweifachen Masse der Sonne.
Durch den Kollaps dieses sterbenden Sternkerns schrumpft jedoch die Breite des Neutronensterns auf etwa 20 Kilometer (12 Meilen). Folglich ist die Materie, aus der ein Neutronenstern besteht, so dicht, dass ein Würfelzucker, der auf die Erde gebracht wird, 1 Milliarde Tonnen wiegen würde – das entspricht etwa dem 2.500-fachen Gewicht des Empire State Buildings.
