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SIMULATION
Wie die stärksten Magnete im All entstehen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
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11. Oktober 2019

Wie kommt es, dass manche Neutronensterne zu den stärksten Magneten im Universum werden? Diese sogenannten Magnetare könnten etwa durch die Verschmelzung von zwei Sternen entstehen. Explodieren solche Sterne dann in einer Supernova, könnten daraus Magnetare werden. Mit umfangreichen Simulationen wurde diese These nun getestet.

Simulation

Die Simulation zeigt die Entstehung eines Magnetsterns, wie zum Beispiel Tau Scorpii. Bild: Ohlmann/Schneider/Röpke [Großansicht]

Unser Universum ist von Magnetfeldern durchzogen. So hat beispielsweise die Sonne eine Hülle, in der konvektive Ströme ununterbrochen magnetische Felder erzeugen. "Obwohl massereiche Sterne keine solche Hülle besitzen, beobachten wir trotzdem bei rund zehn Prozent von ihnen an der Oberfläche ein starkes, großskaliges Magnetfeld", sagt Dr. Fabian Schneider vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg.

Derartige Felder wurden bereits 1947 entdeckt, ohne dass ihr Ursprung bislang vollständig geklärt werden konnte. Schon vor über einem Jahrzehnt vermuteten Wissenschaftler, dass starke Magnetfelder erzeugt werden, wenn zwei Sterne verschmelzen. "Bis jetzt waren wir jedoch nicht in der Lage, diese Hypothese zu testen, weil es uns an den dafür nötigen Computertools fehlte", sagt Dr. Sebastian Ohlmann vom Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft in Garching bei München.

Nun nutzten die Forscher den AREPO-Code, einen hochdynamischen Simulationscode auf den Computerclustern des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS), um die Eigenschaften von Tau Scorpii (τ Sco) zu erklären. Dabei handelt es sich um einen magnetischen Stern, der sich 500 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Bereits 2016 haben Fabian Schneider und Philipp Podsiadlowski von der University of Oxford herausgefunden, dass es sich bei τ Sco um einen sogenannten "Blauen Nachzügler" handelt. Diese fachsprachlich als Blue Straggler bezeichneten Objekte sind das Ergebnis verschmolzener Sterne.

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"Wir gehen davon aus, dass Tau Scorpii sein starkes Magnetfeld beim Verschmelzungsprozess erhalten hat", erklärt Podsiadlowski. Dass sich ein solches Feld durch starke Turbulenzen bei der Verschmelzung von zwei Sternen bilden kann, hat das deutsch-britische Forscherteam mit seinen Computersimulationen zu τ Sco nun gezeigt.

Sternverschmelzungen kommen relativ häufig vor: Wissenschaftler nehmen an, dass ungefähr zehn Prozent aller massereichen Sterne in der Milchstraße das Produkt eines solchen Prozesses sind. Dies wiederum würde sehr gut zu der Häufigkeit passen, mit der magnetische massereiche Sterne beobachtet werden, wie Schneider betont. Astronomen gehen davon aus, dass genau diese Sterne bei Explosionen in Supernovae Magnetare bilden könnten. Dies dürfte auch bei τ Sco passieren, wenn der magnetische Stern am Ende seines Lebens explodiert.

Die Computersimulationen lassen vermuten, dass das sich dabei bildende Magnetfeld ausreichend wäre, um die außergewöhnlich starken magnetischen Felder von Magnetaren zu erklären. "Magnetare besitzen vermutlich die stärksten Magnetfelder im gesamten Universum – bis zu einhundert Millionen Mal stärker als das stärkste Magnetfeld, das jemals von Menschen erzeugt wurde", sagt Prof. Dr. Friedrich Röpke vom HITS.

An den Forschungsarbeiten waren Wissenschaftler der Universität Heidelberg, der Max-Planck-Gesellschaft, des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien und der University of Oxford beteiligt. Die Studie wurden vom Oxford Hintze Centre for Astrophysical Surveys und der Klaus Tschira Stiftung (Heidelberg) gefördert und die Ergebnisse nun in Nature veröffentlicht.

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siehe auch
XMM-NEWTON & INTEGRAL: Gewaltiger Ausbruch macht Magnetar sichtbar - 17. Juni 2009
Magnetare: Alle 2,6 Sekunden um die eigene Achse - 15. Januar 2009
Magnetare: Objekt mit rätselhaften Blitzen - 25. September 2008
Spitzer: Merkwürdiger Ring um toten Stern - 29. Mai 2008
Hubble Heritage: Ein Magnetar in der Großen Magellanschen Wolke - 7. Juli 2003
Magnetare: Der stärkste Magnet im Universum - 6. November 2002
Links im WWW
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