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Leben nach dem kosmischen Tod: Neutronensterne, Pulsare und Magnetare

Das Universum ist voller mysteriöser, faszinierender Objekte. Hier sehen Sie, was Neutronensterne, Pulsare und Magnetare sind und wie sie gebildet werden.

Darstellung eines ausbrechenden Neutronensterns Quelle: NASA

Viele Himmelsobjekte faszinieren Astronomen: Unter ihnen sind Schwarze Löcher, Quasare, Galaxien-Supercluster, Pulsare, Magnetare und Neutronensterne. Heute werden wir über die letzten drei sprechen. Lassen Sie uns untersuchen, wie sie gebildet werden, wie siewerden entdeckt, wie sie das Universum um sie herum beeinflussen und welche Entdeckungen Astronomen in Bezug auf sie gemacht haben. Um zu verstehen, was Pulsare und Magnetare sind, müssen wir uns zuerst mit der Mechanik von Neutronensternen befassen.

Was sind Neutronensterne?

Es gibt viele verschiedene Arten von Sternen, die im gesamten Universum verstreut sind. Sie reichen von extrem kleinen und schwachen roten Zwergen bis zu massiven und leuchtenden Überriesen. Es mag nicht intuitiv erscheinen, aber normalerweise ist es umso stabiler und länger, je kleiner der Stern istseine Lebensdauer. Es verbrennt seinen Wasserstoffgehalt viel langsamer als seine übergroßen Gegenstücke. Je massereicher die Sterne sind, desto schneller löschen sie normalerweise ihren gasförmigen Brennstoff. Sobald sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, massereiche Sterne - normalerweise die wiegendenzwischen vier und acht Sonnenmassen - implodieren auf sich selbst und werfen ihre äußeren Gasschichten ab, was zu einem Phänomen wird, das als Supernova bekannt ist.

Einige Sterne sind so massereich - normalerweise wiegen sie etwa 20 bis 100 Mal mehr als die Sonne - der Zusammenbruch setzt sich fort, bis der Kern zu einem unendlich dichten Punkt wird und sich bildet. Schwarze Löcher mit Sternmasse . Diejenigen, die kleiner sind, hinterlassen einen sogenannten Neutronenstern. Ob Sie es glauben oder nicht, diese Objekte gehören zu den kompaktesten im Universum und sind mit einem Durchmesser von nur 20 km extrem kleinSie sind auch so dicht, dass sie mindestens so viel wiegen wie die Sonne. Laut NASA , "Ein Zuckerwürfel aus Neutronensternmaterial würde auf der Erde ungefähr 1 Billion Kilogramm oder 1 Milliarde Tonnen wiegen - ungefähr so ​​viel wie ein Berg."

Quelle : NASA / Wikimedia

Wie wird dieser einst massereiche Stern zu einem so dichten Objekt? Nun, der Prozess ist etwas kompliziert, aber äußerst interessant. Die Materie, aus der Sterne bestehen, enthält sowohl Elektronen als auch Protonen, aber sobald dem Stern der Brennstoff ausgeht undbeginnt zu kollabieren, die meisten Atome werden eng zusammengepresst und in Neutronen umgewandelt. Alle Elemente, aus denen einst der Kern des Sterns bestand, werden zu Neutronen. Während des gesamten Prozesses setzen die Neutronen immense Mengen subatomarer Teilchen frei, die als Neutrinos bezeichnet werden. es wird geschätzt, dass einer Supernova strahlt zehnmal mehr Neutrinos aus als Teilchen, Protonen, Neutronen und Elektronen in der Sonne.

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über 1,44 Sonnenmassen, t Die Neutronen können dank eines Phänomens, das als bekannt ist, verhindern, dass der Kern des Sterns vollständig in sich zusammenfällt und ein Schwarzes Loch bildet. Neutronendegenerationsdruck Wenn sich der Stern zusammenzieht, werden die Neutronen in immer höhere Energieniveaus gezwungen. Dies erzeugt einen effektiven Druck, der einen weiteren Gravitationskollaps verhindert und einen Neutronenstern bildet.

Laut NASA Wenn wir eine Boeing 747 in einen Neutronenstern schrumpfen würden, hätte sie die Größe eines bloßen Sandkorns, während die Erde die Größe eines Basketballs hätte.

Oft sind Neutronensterne schwer zu erkennen, weil sie unglaublich klein sind und nicht viel Strahlung emittieren. Manchmal emittieren sie jedoch pulsierende Röntgenstrahlen oder elektromagnetische Strahlung, die nachweisbar ist, und manchmal ihre Rotationsachse und ihren magnetischen DipolAchsen sind falsch ausgerichtet, was uns zu ... bringt

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Was sind Pulsare?

Alle Pulsare sind Neutronensterne, aber nicht alle Neutronensterne sind Pulsare. Einige Neutronensterne sind so relativ zur Erde positioniert, dass wir ihre Rotationsachse sehen können. Sie speien große Mengen von Radiowellen und anderen Formen von Elektromagneten ausStrahlung in regelmäßigen Abständen, was sie zu sogenannten Pulsaren macht. Pulsare drehen sich mit extremen Geschwindigkeiten - manchmal so schnell wie 70.000 km pro Sekunde - noch schneller, wenn sich das Objekt zufällig in einem binären System befindet. Aus unserer Sicht sehen sie nur wie flackernde Sterne aus, aber sie "blinken" auf vorhersehbare, rhythmische Weise. In Wirklichkeit blinken sie nicht wirklich anAlles in allem sieht es nur so aus, weil sie sich so schnell drehen.

Künstler-Rendering eines Pulsars mit strahlenden Jets. Quelle : Goddard Space Flight Center der NASA

Was Pulsare auszeichnet, ist die Tatsache, dass sie haben sehr starke Magnetfelder, die Trichter Düsen von Partikeln entlang der beiden Magnetpole. Diese beschleunigten Teilchen erzeugen starke Lichtstrahlen. Wie bei einem Leuchtturm kommt das Licht ein und aus und vermittelt den Eindruck, dass dieses winzige Objekt, das wiederum nur die Größe von Manhattan hat, wie eine Kerze im Wind auf und ab flackert.

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Ein weiterer Faktor, der die Art und Weise beeinflusst, in der Pulsare ein- und ausgehen, ist, dass sie häufig eine Fehlausrichtung zwischen ihrem Magnetfeld und ihrer Spinachse aufweisen. Partikel- und Lichtstrahlen werden beim Drehen des Sterns herumgefegt. Wenn der Strahl über die Erde streicht, scheinen sich die Pulsare ein- und auszuschalten.

Pulsare und Neutronensterne haben extrem starke Magnetfelder. So stark, dass ihre Magnetfelder zwischen 100 Millionen und mehr als eine Million Milliarden Mal stärker sein können als das Magnetfeld, das wir auf der Erdoberfläche erleben. Sie würden sterben, wenn Sie es wärenauf oder in der Nähe der Oberfläche eines Neutronensterns oder Pulsars zu stehen, weil die Schwerkraft so extrem ist. Außerdem wird geschätzt, dass die Rotationsgeschwindigkeit, wenn Sie am Äquator eines Pulsars stehen, mehr als 1/10 der betragen kannLichtgeschwindigkeit. Grundsätzlich möchten Sie nicht herausfinden, was passieren würde, wenn Sie auf ihrer Oberfläche stehen würden. NASA-Notizen dass das g Ravitational Pull ist so stark, "ein Marshmallow, der auf die Oberfläche des Sterns auftrifft, würde mit der Kraft von tausend Wasserstoffbomben treffen."

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Ungefähr einer von zehn Neutronensternen wird zu schrecklichen Himmelsobjekten, die als Magnetar bekannt sind.

Was ist ein Magnetar?

Magnetare sind zwar äußerst selten, gehören jedoch zu den stärksten und magnetischsten Objekten im Universum. Pro NASA , "m Agnetare haben tausendmal stärkere Magnetfelder als gewöhnliche Neutronensterne, die eine Million Milliarden messen Gauß oder ungefähr hundert Billionen Kühlschrankmagnete. Zum Vergleich: Das Magnetfeld der Sonne beträgt nur ungefähr 5 Gauß. "

Wie bereits erwähnt, können Neutronensterne und Pulsare stärker werden, wenn sie zu binären Sternensystemen gehören. Eine Theorie für die Bildung von Magnetaren ist durch die Wechselwirkungen zweier sehr massereicher Sterne, die sich in einem kompakten Binärsystem umkreisen. Alternativ können sie sich bilden, wenn ein Neutronenstern Siphons gasförmiges Material von einem lebenden Stern. Magnetare sind auf diese Weise wie Vampir-Neutronensterne. Einige stehlen Material von ihren Gefährten, um stärker zu werden. Andere funktionieren anders, aber das einfachste könnte alle Kreditkarten auf dem Planeten von weniger als der Hälfte entferneneine Erde-Mond-Entfernung entfernt.

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Künstlerische Darstellung des Magnetfelds eines Magnetars. Quelle : Konzeptionelles Bildlabor des NASA / Goddard Space Flight Center

Seltsamerweise beziehen einige Magnetare ihre magnetische Energie aus einem erdbebenähnlichen Phänomen, das als Sternbeben bezeichnet wird. Sie entstehen, wenn die Kruste des Magnetars durch Gravitationsspannungen und das extreme Magnetfeld des Objekts so weit erwärmt wird, dass es eine extreme Menge emittiertEnergie, genannt Gammastrahlenexplosion.

Einer der stärksten Gammastrahlenausbrüche aller Zeiten kam 2004 aus der Mitte der Galaxie. Bekannt als SGR 1806-20 , es ionisierte die obere Erdatmosphäre und erzeugte in über 250.000 Jahren in 1/5 Sekunde mehr Energie als unsere Sonne. Wenn es näher wäre, hätte es ein Massensterben auf unserem Planeten verursachen können. Mit anderen Worten, eswar eine stärkere Explosion als eine Supernova.

Jedes dieser Objekte ist auf seine Weise einzigartig und erstaunlich. Obwohl das, was wir wissen, bereits faszinierend ist, gibt es noch viel zu lernen und zu verstehen.

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