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XMM-NEWTON
Zweifel an Quarkstern-Hypothese
von Stefan Deiters
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12. März 2007

Ein Jahrzehnt lang haben Astronomen über die Beschaffenheit des hellsten Vertreters einer Gruppe von sieben Neutronensternen gerätselt. Und manche hielten RXJ1856 gar für einen exotischen Quarkstern. Nun aber gelangen zwei italienischen Astronomen mit Hilfe des Röntgensatelliten XMM-Newton neue Beobachtungen, die erste Zweifel an der Quarkstern-Hypothese aufkommen lassen. 

RXJ1856

XMM-Newtons Blick auf den Stern RXJ1856. Foto: ESA / EPIC/ Tiengo & Mereghetti

Astronomen nennen sie einfach "die prächtigen Sieben": Sieben junge Neutronensterne, deren Oberfläche so heiß ist, dass sie im Röntgenbereich strahlen. Neutronensterne sind die Reste eines massereichen Sterns. Die Materie in ihnen ist so komprimiert, dass die Masse unserer Sonne in eine Kugel mit einem Durchmesser von zehn bis 15 Kilometern passen würde. Schmiedete man aus dem Material eines Neutronensterns eine Euro-Münze, würde diese mehr wiegen als die gesamte Menschheit auf die Waage bringt.

Das hellste Mitglied der "prächtigen Sieben" ist der Stern RXJ1856. Seit seiner Entdeckung vor rund zehn Jahren hat er die Astronomen vor ein Rätsel gestellt: Obwohl der Stern so hell ist, war es bislang niemandem gelungen, auch nur irgendeine periodische Helligkeitsschwankung festzustellen, um daraus die Rotationsgeschwindigkeit des Sterns zu ermitteln.

Doch das hat sich jetzt geändert: Andrea Tiengo und Sandro Mereghetti vom Instituto Nazionale di Astrofisica in Milan wollten den fehlenden Pulsationen von RXJ1856 auf die Spur kommen - und nach langer Suche waren sie schließlich auch erfolgreich: Im Oktober 2006 beobachteten sie RXJ1856 insgesamt 19 Stunden lang mit dem europäischen Röntgenteleskop XMM-Newton und konnten in dem Datenmaterial schließlich eine sich alle sieben Sekunden wiederholende Helligkeitsschwankung nachweisen. Auch in Archivbeobachtungen von XMM-Newton aus dem Zeitraum zwischen 2002 und 2006 fanden sie das gleiche Muster.

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"Diese Schwankungen sind eine typische Charaktereigenschaft eines Neutronensterns", erläutert Tiengo. Sie kommen dadurch zu Stande, dass sich das winzige Objekt um die eigene Achse dreht. Alle sieben Sekunden würde so ein heller, heißer Fleck auf der Oberfläche des Sterns in unser Sichtfeld kommen - ganz ähnlich wie der Lichtkegel eines Leuchtturms. Die Pulsationen von RXJ1856 sind allerdings nicht sonderlich ausgeprägt, weswegen sie bislang übersehen wurden.

Auch das Weltraumteleskop Hubble hat RXJ1856 schon beobachtet. Den Hubble-Daten verdanken die Astronomen eine recht genaue Entfernungsangabe für den Stern: 500 Lichtjahre. Somit konnten die Wissenschaftler aus der beobachteten Helligkeit auch einen Radius des Objektes ermitteln. Und was sie da herausrechneten, verblüffte viele: einen Radius von unter zehn Kilometern. Dies lies einige Wissenschaftler spekulieren, dass es sich bei RXJ1856 vielleicht nicht um einen Neutronenstern handeln könnte, sondern um einen noch exotischeren Quarkstern, bei dem durch die Gravitation die Atomkerne zerstört wurden, so dass die elementareren Quarks zum Vorschein kommen.

"Wir wollen das Modell des Quarksterns nicht ausschließen", so Tiengo, "aber unsere Beobachtungen zeigen, dass das Objekt sich auch mit normalen Neutronensternmodellen erklären lässt." Mit weiteren Beobachtungen hoffen die Forscher nun zu klären, um was für ein Objekt es sich bei RXJ1856 wirklich handelt. Ein Schlüssel dabei könnte die Beobachtung der Verlangsamung der Rotation sein. Die Rotation von Neutronensternen um die eigene Achse wird durch ihr extrem starkes Magnetfeld gebremst. Misst man nun die Abbremsung des Sterns, kann man daraus Rückschlüsse auf das Magnetfeld ziehen, das letztlich auch Ursache für den heißen, hellen Fleck ist, der die beobachteten Pulsationen verursacht.

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siehe auch
Sterne: Forscher streiten um Quarksterne - 13. August 2002
Chandra: Eine neue Form von Materie? - 11. April 2002
Links im WWW
XMM-Newton, Webseite der ESA
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