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CHANDRA
Das Gravitationsfeld eines Neutronensterns
von Stefan Deiters
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12. Juni 2002

Mit Hilfe des NASA-Röntgenteleskops Chandra haben US-Astronomen Merkmale im Spektrum eines Neutronensterns entdeckt, die es erstmals erlauben könnten, den Effekt der Gravitation auf die Strahlung des Sterns zu messen. Auf diese Weise könnten die Forscher herausfinden, ob es in Neutronensternen exotische Materie gibt, die auf der Erde nicht existiert.

Neutronenstern

So stellt sich ein Künstler den beobachteten Neutronenstern vor. Zu erkennen sind die Magnetfeld-Linien und die heiße Region am Pol des Sterns. Bild:  CXC/M. Weiss

Ziel der Beobachtungen des Astronomenteams um George Pavlov von der Penn State University war der rund 7.000 Lichtjahre entfernte Neutronenstern 1E 1207.4-5209 im Zentrum eines Supernova-Überrestes. Die Forscher fanden bei ihren Beobachtungen mit dem NASA-Röntgenteleskop Chandra zwei eigentümliche Merkmale im Röntgenspektrum des exotischen Objektes: In gewissen Bereichen des Röntgenspektrums scheint weniger Strahlung zu uns zu gelangen, als man es erwarten würde. Pavlov und seine Kollegen glauben, dass dies auf die Absorption der Röntgenstrahlung durch Helium-Ionen in der Nähe des Sterns in einem starken Magnetfeld zurückzuführen ist. Und wenn dies stimmt, würde das darauf hinweisen, dass das Gravitationsfeld die Energie der abgegebenen Röntgenstrahlung aus der Nähe der Oberfläche des Sterns reduziert.

"Unser Modell könnte die beobachteten Daten erklären", so Pavlov, allerdings sei eine Erklärung auch durch eine Überblendung mehrerer Effekte möglich, so dass weitere, genauere Messungen nötig sind. "Diese Merkmale im Spektrum könnten der erste direkte Beweis sein, dass die Gravitation die Strahlung aus der Nähe der Oberfläche eines isolierten Neutronensterns beeinflusst", erläutert Pavlov weiter. "Dies ist besonders deswegen wichtig, weil es uns erlauben würde, die Beschaffenheit der Materie des Sterns einzugrenzen."

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Neutronensterne entstehen durch den Kollaps von massereichen Sternen am Ende ihres nuklearen Lebens: Nach einer Supernova-Explosion bleibt ein Objekt übrig, das noch nicht einmal 20 Kilometer Durchmesser hat aber dafür ein Gravitationsfeld, das 100 Milliarden Mal stärker ist als das der Erde. Die Dichte dieser Objekte ist so gewaltig, dass ein Teelöffel Materie mehr als eine Milliarde Tonnen wiegen würde. Ihren Namen haben Neutronensterne der Tatsache zu verdanken, dass man annimmt, dass sie weitgehend aus Neutronen bestehen. Doch Genaues weiß man bis heute nicht.

"Wir sind uns noch nicht einmal sicher, ob Neutronensterne überhaupt aus Neutronen bestehen", so Divas Sanwal von der Penn State University. "Sie könnten auch aus subatomaren Partikeln wie Pionen oder Kaonen bestehen oder gar aus freien Quarks." Eine Möglichkeit, um hinter das Geheimnis der Beschaffenheit von Neutronensternen zu kommen, ist die Messung des Gravitationsfeldes dieser exotischen Objekte. Dazu versucht man die Röntgenstrahlung zu messen, die aus der Nähe der Oberfläche des Sterns abgestrahlt wird. Diese sollte, nach Einsteins Relativitätstheorie, energieärmer sein, da die Photonen vom starken Gravitationsfeld des Sterns angezogen werden. Aus diesen Informationen können die Astronomen dann Masse und Radius ableiten und mit ihren Theorien über dichte Materieformen vergleichen.

Links im WWW
Chandra X-Ray Observatory
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