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MASSEREICHE STERNE
Neutronenstern statt Schwarzes Loch
von Hans Zekl
für astronews.com
4. November 2005

Massereiche Sterne, so die allgemein anerkannte Theorie, explodieren als Supernovae. Zurück bleibt ab einer bestimmten Masse ein Schwarzes Loch. So einfach scheint es allerdings nicht zu sein: Jetzt fanden Astronomen mit dem Röntgenteleskop Chandra einen Neutronenstern, wo sie eigentlich ein Schwarzes Loch erwartet hätten. Sind Schwarze Löcher seltener als gedacht?

Westerlund 1

Chandra-Aufnahme des Sternhaufens Westerlund 1. Die Position des entdeckten Neutronensterns ist markiert. Foto: NASA / CXC / UCLA / M. Muno et al.

Neutronensterne sind extrem dichte Sternleichen. Wenn das atomare Feuer der Kernfusion in Sternen, deren Masse wesentlich größer als die unserer Sonne ist, erlischt, bricht ihr Kern in Sekunden in sich zusammen. Die Atome werden dermaßen stark zusammengequetscht, dass Elektronen und Protonen zu elektrisch neutralen Neutronen verschmelzen.

Die Materie wird dabei so stark verdichtet, dass eine Masse mit etwa der anderthalbfachen bis dreifachen Sonnenmasse in einer Kugel mit zehn bis 20 Kilometer Durchmesser Platz findet. Bereits vor über 70 Jahren leiteten die Physiker Landau, Baade und Zwicky theoretisch die Existenz von Neutronensternen her, aber erst 1967 gelang es den Astronomen Jocelyn Bell und Antony Hewish, sie nachzuweisen.

Der jetzt entdeckte Neutronenstern befindet sich in dem extrem jungen Sternhaufen Westerlund 1 im südlichen Sternbild Altar (Ara) und ist 16.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Haufen enthält mehrere Sterne mit über 40 Sonnenmassen. Da Sterne umso kürzer existieren, je mehr Masse sie besitzen, muss der Vorläufer des Neutronensterns noch mehr Materie besessen haben. Die Astronomen suchten in dem Haufen eigentlich nach Schwarzen Löchern, fanden stattdessen aber nur einen Neutronenstern. Im Röntgenlicht macht er sich durch regelmäßige Pulse bemerkbar, die ihn alle 10,6 Sekunden aufblitzen lassen.

"Unsere Entdeckung zeigt, dass einige der massereichsten Sterne nicht wie vorhergesagt zu Schwarzen Löchern kollabieren, sondern stattdessen Neutronensterne hervorbringen," erklärt Michael Mundo von der University of California in Los Angeles den Fund. Wenn aber aus solchen Sternen noch Neutronensterne entstehen, welche Sterne produzieren dann Schwarze Löcher?

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Theoretische Berechnungen zeigen, dass massereiche Sterne während ihres Lebens sehr viel Materie als so genannten Sternwind abblasen. Je mehr Masse ursprünglich vorhanden ist, umso stärker ist der Massenverlust. Dabei dürfte weit mehr als die Hälfte der Ursprungsmasse verloren gehen. Die Entdeckung des Neutronensterns in Westerlund 1 grenzt nun den Bereich ein: Die Anfangsmasse eines Sterns, der als Schwarzes Loch enden wird, sollte zwischen 25 und 40 Sonnenmassen liegen. Andere Faktoren, wie der Anteil schwerer chemischer Elemente, die Rotationsgeschwindigkeit, Mitgliedschaft in einem Doppelsternsystem spielen wahrscheinlich ebenfalls eine Rolle, ob am Ende ein Neutronenstern übrig bleibt oder nicht.

Bei der Entstehung eines Neutronensterns wird mehr als 95 Prozent der Masse in den umgebenden Weltraum geschleudert. Im Laufe seines Lebens hat ein Stern durch die Kernfusion aus leichten Elementen schwerere erschaffen, die er dann bei der Supernovaexplosion wieder ins All schleudert. Dadurch nimmt der Anteil schwerer Elemente im Universum ständig zu. "Dabei werden enorme Mengen schwerer Elemente zurück in einen Kreislauf gebracht, in dem wieder neue Sterne und Planeten entstehen", beschreibt J. Simon Clark von der Open University in Großbritannien den Prozess.

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