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VERY LARGE TELESCOPE
Das Geheimnis eines einsamen Neutronensterns
von Stefan Deiters
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12. September 2000

Ungefähr 200 Lichtjahre von uns entfernt, bewegt sich ein alter und einsamer Neutronenstern durch die Milchstraße. Astronomen haben jetzt versucht mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte hinter das Geheimnis von RX J1856.5-3754 zu kommen. Der Stern ist nämlich zu heiß für sein Alter und zeigt - im Gegensatz zu anderen Neutronensternen - keinerlei Aktivität. 

RX J1856.5-3754
Ausschnitt der VLT-Aufnahme der Himmelsregion, in der der Neutronenstern (Pfeil) zu finden ist. Man erkennt auch den entdeckten Nebel um den Stern. Foto: ESO

Neben Schwarzen Löchern gehören Neutronensterne vermutlich zu den exotischsten Objekten, die unser Universum zu bieten hat. Und genau wie die Schwarzen Löcher entstehen sie nach den gängigen Theorien aus einer gewaltigen Supernova-Explosion. Man nimmt heute an, dass Sterne ab einer gewissen Masse ihr nukleares Leben nicht mehr - wie beispielsweise unsere Sonne - als Weißer Zwerg beenden, sondern in einer Supernova explosionsartig ihre äußere Hülle ins All schleudern, während ihr innerer Kern kollabiert. Je nach Masse der ursprünglichen Sonne entsteht ein Neutronenstern oder - bei sehr massereichen Sternen - ein Schwarzes Loch. 

Über die innere Struktur von Neutronensternen weiß man bis heute relativ wenig, was vor allem daran liegt, dass die Materie in dieses Objekten so dicht zusammengepresst ist (also sie eine so große Dichte haben), dass man diese Verhältnisse in irdischen Laboratorien nicht simulieren kann. Man geht davon aus, dass ein Neutronenstern die Masse unserer Sonne in einer Kugel von nur zehn bis 20 Kilometern Durchmesser vereinigt. Ein Stecknadelkopf von diesem dichten Material würde dann fast eine Tonne wiegen. 

Vor einigen Jahren entdeckte man im Rahmen der deutsche Rosat-Mission die Röntgenquelle RX J1856.5-3754 und konnte später mit dem Hubble-Weltraumteleskop bestätigen, dass es sich hierbei um einen isolierten Neutronenstern handelt. Da man keine Übereste von der Supernova-Explosion gefunden hat, nimmt man an, dass der Einzelgänger mindestens 100.000 Jahre alt ist. Die Tatsache, dass der Stern nicht etwa in einem Doppelstern-System vorkam und keinerlei Aktivität zeigte, machte ihn zu einem willkommenen Studienobjekt, um etwas über die Struktur von Neutronensternen zu lernen. Und dies ohne Störungen von Begleitsternen oder ähnlichem.

Das Besondere an RX J1856.5-3754 ist zweifelsohne seine hohe Temperatur, die man aus der Stärke der gemessenen Röntgenstrahlung folgerte. Neutronensterne sollten nämlich ab ihrer Geburt ständig Energie verlieren und so langsam abkühlen. Für sein Alter ist dieser Stern eindeutig zu heiß. Eine mögliche Erklärung wäre, dass der Stern interstellares Gas anzieht, das mit hoher Geschwindigkeit auf ihn trifft und den Stern damit aufheizt. Mit Hilfe eines Spektrums wollten die Astronomen Marten van Kerkwijk von der Universität im niederländischen Utrecht und Shri Kulkarni vom California Institute of Technology etwas über die Struktur des Neutronensterns herausfinden. Und tatsächlich gelang es dank des VLT-Teleskops Antu ein exzellentes Spektrum des Sterns aufzunehmen, was angesichts der Lichtschwäche des Objektes keine leichte Aufgabe ist.

Leider zeigte das Spektrum nicht die Merkmale, die sich die Astronomen erhofften. Trotzdem lohnten sich die Beobachtungen der Wissenschaftler, wenn auch auf überraschende Weise: Sie stellten zunächst fest, dass sich der Neutronenstern seit der letzten Beobachtung mit dem Hubble-Weltraumteleskop deutlich am Himmel bewegt hat. Die daraus berechnete Geschwindigkeit des Stern beträgt 100 Kilometer pro Sekunde. Nur: Bei einer so hohen Geschwindigkeit wird es zunehmend schwerer interstellares Material aufzunehmen, das den Neutronenstern aufheizen könnte. Das Rätsel war also noch größer geworden.

Doch die Beobachtungen hielten eine weitere Überraschung parat: In der Umgebung des Sterns fanden die Wissenschaftler Spuren von Wasserstoff - etwa hundert Mal mehr als es sonst im interstellaren Raum gibt. Könnte es also sein, dass dieser Wasserstoff den Stern aufheizt? Der beobachtete Wasserstoff wird durch den heißen Stern ionisiert, das Atom wird also in ein Proton und ein Elektron getrennt. Später finden sich die Paare wieder und senden dabei eine Strahlung aus, die man beobachten kann. Wegen dieser Entstehungsgeschichte der Strahlung sollte man eigentlich einen beträchtlichen Teil der Strahlung "hinter" dem Neutronenstern ausmachen können, da der Stern sich ja, während sich die Protonen und Elektronen wieder zusammentun, weiterbewegt hat.

Entsprechende Beobachtungen mit dem VLT-Teleskop Kueyen zeigten tatsächlich einen entsprechenden Nebel um den leuchtschwachen Neutronenstern, der etwas an die Bugwelle eines fahrenden Schiffes erinnert. Trotz dieses Fundes rätseln die Astronomen weiter, ob der gefundene Wasserstoff wirklich ausreichen kann, um RX J1856.5-3754 so aufzuheizen. Es wäre auch möglich, dass sich der Stern vor einiger Zeit durch eine viel dichtere Wolke geflogen ist, sich dort aufheizte und jetzt schon wieder langsam abkühlt - bis er auf die nächste Wolke stößt. 

Links im WWW
Europäische Südsternwarte (ESO)
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