Neutronensterne und Pulsare: Schöpfung und Eigenschaften

Was passiert, wenn riesige Sterne explodieren? Sie erschaffen Supernovae , die zu den dynamischsten Ereignissen im Universum gehören . Diese stellaren Feuersbrünste erzeugen so intensive Explosionen, dass das von ihnen emittierte Licht ganze Galaxien überstrahlen kann. Sie erzeugen aber auch etwas viel Seltsameres vom Rest: Neutronensterne.

Die Schaffung von Neutronenstars

Ein Neutronenstern ist ein sehr dichter, kompakter Neutronenball.

Also, wie wird ein massereicher Stern vom leuchtenden Objekt zum zitternden, hochmagnetischen und dichten Neutronenstern? Es ist alles wie Sterne ihr Leben leben.

Sterne verbringen den größten Teil ihres Lebens mit der so genannten Hauptreihe . Die Hauptreihe beginnt, wenn der Stern in seinem Kern die Kernfusion anzündet. Es endet, sobald der Stern den Wasserstoff in seinem Kern erschöpft hat und beginnt, schwerere Elemente zu verschmelzen.

Es geht nur um Masse

Sobald ein Stern die Hauptreihe verlässt, folgt er einem bestimmten Weg, der durch seine Masse vorgegeben ist. Masse ist die Menge an Material, die der Stern enthält. Sterne, die mehr als acht Sonnenmassen haben (eine Sonnenmasse entspricht der Masse unserer Sonne), verlassen die Hauptreihe und durchlaufen mehrere Phasen, während sie weiterhin Elemente mit Eisen verschmelzen.

Sobald die Fusion im Kern eines Sterns aufhört, beginnt sie sich zu kontrahieren oder fällt aufgrund der immensen Schwerkraft der äußeren Schichten in sich zusammen.

Der äußere Teil des Sterns "fällt" auf den Kern und prallt ab, um eine massive Explosion zu erzeugen, die Supernova vom Typ II genannt wird. Abhängig von der Masse des Kerns wird er entweder ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch.

Wenn die Masse des Kerns zwischen 1,4 und 3,0 Sonnenmassen liegt, wird der Kern nur ein Neutronenstern.

Die Protonen im Kern kollidieren mit sehr energiereichen Elektronen und erzeugen Neutronen. Der Kern versteift und sendet Schockwellen durch das Material, das darauf fällt. Das äußere Material des Sterns wird dann in das umgebende Medium getrieben, wodurch die Supernova erzeugt wird. Wenn das übrig gebliebene Kernmaterial größer als drei Sonnenmassen ist, besteht eine gute Chance, dass es weiter komprimiert, bis es ein schwarzes Loch bildet.

Eigenschaften von Neutronensternen

Neutronensterne sind schwer zu studierende und zu verstehende Objekte. Sie emittieren Licht über einen breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums - die verschiedenen Wellenlängen des Lichts - und scheinen sich von Stern zu Stern ziemlich zu verändern. Allein die Tatsache, dass jeder Neutronenstern unterschiedliche Eigenschaften zu zeigen scheint, kann Astronomen helfen zu verstehen, was sie antreibt.

Die größte Hürde für das Studium von Neutronensternen ist vielleicht, dass sie unglaublich dicht und so dicht sind, dass eine 14-Unzen-Dose Neutronensternmaterial genauso viel Masse haben würde wie unser Mond. Astronomen haben keine Möglichkeit, diese Art von Dichte hier auf der Erde zu modellieren. Daher ist es schwierig, die Physik dessen, was vor sich geht, zu verstehen. Deshalb ist es so wichtig, das Licht von diesen Sternen zu studieren, weil es Hinweise darauf gibt, was im Inneren des Sterns vor sich geht.

Einige Wissenschaftler behaupten, dass die Kerne von einem Pool freier Quarks dominiert werden - den fundamentalen Bausteinen der Materie . Andere behaupten, dass die Kerne mit einer anderen Art von exotischen Teilchen wie Pionen gefüllt sind.

Neutronensterne haben auch starke Magnetfelder. Und es sind diese Felder, die teilweise für die Erzeugung der Röntgen- und Gammastrahlen verantwortlich sind, die von diesen Objekten gesehen werden. Wenn Elektronen um und entlang der magnetischen Feldlinien beschleunigt werden, emittieren sie Strahlung (Licht) in Wellenlängen von optisch (Licht, das wir mit unseren Augen sehen können) bis zu sehr energiereichen Gammastrahlen.

Pulsare

Astronomen vermuten, dass alle Neutronensterne rotieren und dies ziemlich schnell tun. Als Ergebnis liefern einige Beobachtungen von Neutronensternen eine "gepulste" Emissionssignatur. Daher werden Neutronensterne oft als PULSATING STARS (oder PULSARS) bezeichnet, unterscheiden sich aber von anderen Sternen mit variabler Emission.

Die Pulsation von Neutronensternen ist auf ihre Rotation zurückzuführen , während andere Sterne, die pulsieren (wie z. B. Cephid-Sterne) pulsieren, wenn sich der Stern ausdehnt und zusammenzieht.

Neutronensterne, Pulsare und Schwarze Löcher sind einige der exotischsten stellaren Objekte im Universum. Sie zu verstehen, ist nur ein Teil davon, wie man über die Physik von Riesenstars lernt und wie sie geboren werden, leben und sterben.

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.