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NEUTRONENSTERNE
Dreistündige Nuklearexplosion
von Stefan Deiters
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14. November 2000

Neutronensterne gehören mit zu den exotischsten Objekten im Universum. So scheint es auf ihnen tägliche Explosionen zu geben, bei denen innerhalb von zehn Sekunden mehr Energie frei wird als unsere Sonne innerhalb einer Woche abstrahlt. Jetzt beobachtete ein NASA-Astronom auf einem 20.000 Lichtjahre entfernten Neutronenstern sogar eine dreistündige Explosion. 

Neutronenstern
So könnte ein Neutronenstern aussehen. Die (eigentlich nicht sichtbaren) Magnetfeldlinien sind hier ansatzweise zu erkennen. Darstellung: Robert Mallozzi, Universität Alabama/Huntsville und NASAi

"Das war wirklich eine tolle Entdeckung", freut sich Dr. Tod Strohmeyer vom NASA Goddard Space Flight Center, der den dreistündigen Ausbruch auf dem entfernten Stern beobachtete. "Wir hatten vermutet, dass es solche Explosionen geben könnte, doch da sie recht selten sind, wussten wir nicht, ob es uns tatsächlich gelingen würde, eine zu beobachten. So ein langer Ausbruch - verbunden mit einer Menge an Röntgenbeobachtungs-Daten - gibt ganz neue Einblicke in die Physik von Neutronensternen und von thermonuklearen Explosionen."

Bei Neutronensternen handelt es sich um die Überreste eines Sterns, der einmal deutlich größer war als unsere Sonne, jedoch - nachdem seine Brennstoffvorräte erschöpft waren - nicht mehr genug Masse hatte, um zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren. So dürfte ein Neutronenstern in etwa die Masse unserer Sonne haben, die in einem kompakten Objekt von rund zehn Kilometern Durchmesser komprimiert ist.

"Kleinere" Explosionen kommen auf Neutronensternen fast täglich vor: Sie dauern rund zehn Sekunden und haben nur etwa ein Tausendstel der Energie, die bei dem jetzt beobachteten dreistündigen Ausbruch abstrahlt wurde. Und schon die Energiemenge der kleinen Ausbrüche sind für irdische Verhältnisse schwer vorstellbar: Sie entspricht etwa dem ein Milliardenfachen des Energieverbrauchs der gesamten USA, die nicht gerade als energiesparendes Land bekannt sind.

Der Neutronenstern 4U 1820-30, bei dem der dreistündige Ausbruch beobachtet wurde, liegt in einem Doppelsternsystem. Als Begleiter hat der Neutronenstern einen massearmen Zwergstern, der hauptsächlich aus Helium besteht und von dem er ständig Material abzieht. Das Gas sammelt sich mit der Zeit auf der Oberfläche des Neutronensterns an und wenn die Menge an Helium groß genug ist - das bedeutet, durch den erhöhten Druck das Helium eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat - beginnt eine explosionsartige Heliumfusion, die man als Röntgenstrahl-Blitz sehen kann. Solche Blitze kann man von Neutronensternen in Doppelsternsystemen oft mehrmals am Tag beobachten.

Ein solcher normaler Ausbruch kann auch die dreistündige Explosion ausgelöst haben, glaubt Strohmayer. Und der Brennstoff dieser langandauernden Explosion dürfte Kohlenstoff gewesen sein, das als Asche aus der Heliumfusion zurückbleibt. "Im Laufe von ein oder zwei Jahren ist so viel Helium auf den Neutronenstern geregnet und schließlich explodiert, dass sich unter dem Helium eine Schicht Kohlenstoff gebildet hat, in dem - als der Druck die Temperatur auf ein Vielfaches der Temperatur im Kern unserer Sonne erhöht hat - auch ein Fusionsprozess startete," so Strohmayer.

Der Wissenschaftler schätzt, dass während der dreistündigen Explosion eine Kohlenstoffmenge verbraucht wurde, die etwa zehn Prozent der Masse unseres Mondes entsprach. Aus den Daten, die der Rossi X-Ray Timing Explorer während der Explosion aufgenommen hat, erhoffen sich die Wissenschaftler viele neue Erkenntnisse über den inneren Aufbau von Neutronensternen und die Physik, die hinter der langsamen Ansammlung von Gas und den daraus resultierenden Explosionen steht.

Bisher ist nämlich wenig über das Innere von Neutronensternen bekannt: Das Material ist auf diesen exotischen Objekten so stark komprimiert, dass man die Verhältnisse in keinem irdischen Labor nachstellen kann. Strohmayer: "Mit dem Rossi Explorer können wir nicht nur beobachten, was sich auf der Oberfläche abspielt, wir erhalten auch Informationen über die Geschehnisse im Inneren."   

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