Neutronensterne: Definition & Fakten
Neutronensterne sind stadtgroße Sternobjekte mit einer Masse, die etwa dem 1,4-fachen der Sonne entspricht. Geboren aus dem explosiven Tod eines anderen, größeren Sterns, Diese winzigen Objekte packen einen ziemlichen Schlag. Schauen wir uns an, was sie sind, wie sie sich bilden, und wie sie variieren.
Ein stellarer Phönix
Wenn Sterne vier-bis achtmal so massiv sind wie die Sonne in einer heftigen Supernova explodieren, können ihre äußeren Schichten in einer oft spektakulären Anzeige abblasen und hinterlassen einen kleinen, dichten Kern, der weiter zusammenbricht., Die Schwerkraft drückt das Material so fest auf sich selbst, dass Protonen und Elektronen zu Neutronen werden, was den Namen „Neutronenstern“ ergibt.“
Neutronensterne packen ihre Masse in einen Durchmesser von 20 Kilometern. Sie sind so dicht, dass ein einziger Teelöffel eine Milliarde Tonnen wiegen würde — vorausgesetzt, Sie irgendwie geschafft, eine Probe zu hängen, ohne durch den Körper starken Gravitationszug gefangen zu werden. Im Durchschnitt ist die Schwerkraft auf einem Neutronenstern 2 Milliarden Mal stärker als die Schwerkraft auf der Erde., In der Tat ist es stark genug, um die Strahlung des Sterns in einem als Gravitationslinse bekannten Prozess signifikant zu biegen, so dass Astronomen einen Teil der Rückseite des Sterns sehen können.
Die Kraft der Supernova, die sie hervorgebracht hat, gibt dem Stern eine extrem schnelle Rotation, wodurch er sich mehrmals in einer Sekunde dreht. Neutronensterne können sich bis zu 43.000 Mal pro Minute drehen und verlangsamen sich im Laufe der Zeit allmählich.,
Wenn ein Neutronenstern Teil eines Binärsystems ist, das die tödliche Explosion seiner Supernova überlebt hat (oder wenn er einen vorübergehenden Begleiter gefangen hat), können die Dinge noch interessanter werden. Wenn der zweite Stern weniger massiv ist als die Sonne, zieht er Masse von seinem Begleiter in einen kleinen Lappen, eine ballonartige Materialwolke, die den Neutronenstern umkreist. Companion Sterne bis zu 10 mal die Masse der Sonne schaffen ähnliche Massentransfers, die instabiler sind und don“t so lange dauern.,
Sterne mehr als 10 mal so massiv wie die Sonne Transfermaterial in Form von Sternwind. Das Material fließt entlang der Magnetpole des Neutronensterns und erzeugt beim Erhitzen Röntgenpulsationen.
Bis 2010 wurden etwa 1.800 Pulsare durch Funkdetektion identifiziert, weitere 70 wurden durch Gammastrahlen gefunden. Einige Pulsare haben sogar Planeten, die sie umkreisen — und einige können sich in Planeten verwandeln.
Arten von Neutronensternen
Einige Neutronensterne haben Materialstrahlen, die fast mit Lichtgeschwindigkeit aus ihnen strömen., Wenn diese Strahlen an der Erde vorbeiziehen, blinken sie wie die Glühbirne eines Leuchtturms. Wissenschaftler nannten sie Pulsare nach ihrem pulsierenden Aussehen. Normale Pulsare drehen sich zwischen 0,1 und 60 Mal pro Sekunde, während Millisekundenpulsare bis zu 700 Mal pro Sekunde ergeben können.
Wenn Röntgenpulsare das Material erfassen, das aus massiveren Schichten fließt, interagiert dieses Material mit dem Magnetfeld, um Hochleistungsstrahlen zu erzeugen, die im radio -, optischen, Röntgen-oder Gammastrahlenspektrum zu sehen sind., Da ihre Hauptstromquelle aus dem Material ihres Begleiters stammt, werden sie oft als „akkretionsgetriebene Pulsare“ bezeichnet.“Spin-powered Pulsars“ werden durch die Rotation der Sterne angetrieben, da hochenergetische Elektronen mit dem Magnetfeld des Pulsars über ihren Polen interagieren. Junge Neutronensterne, bevor sie abkühlen, können auch Röntgenpulse erzeugen, wenn einige Teile heißer sind als andere.
Da Material innerhalb eines Pulsars innerhalb der Magnetosphäre eines Pulsars beschleunigt, erzeugt der Neutronenstern Gammastrahlenemission. Die Übertragung von Energie in diesen Gammastrahlenpulsaren verlangsamt den Spin des Sterns.,
Das Flackern von Pulsaren ist so vorhersehbar, dass Forscher erwägen, sie für die Raumfahrtnavigation zu verwenden.
„Einige dieser Millisekunden Pulsare sind extrem regelmäßig, Uhr-wie regelmäßige“, Keith Gendreau von der NASA Goddard Space Flight Center in Maryland, sagte Mitgliedern der Presse im Jahr 2018.
„Wir verwenden diese Pulsare auf die gleiche Weise, wie wir die Atomuhren in einem GPS-Navigationssystem verwenden“, sagte Gendreau.
Der durchschnittliche Neutronenstern verfügt über ein starkes Magnetfeld., Das Magnetfeld der Erde ist um 1 Gauss, und die Sonne ist um ein paar hundert Gauss, nach Astrophysiker Paul Sutter. Aber ein Neutronenstern hat ein Billionen-Gauss-Magnetfeld.
Magnetare haben Magnetfelder, die tausendmal stärker sind als der durchschnittliche Neutronenstern. Das resultierende Ziehen bewirkt, dass das Drehen des Sterns länger dauert.
“ Das bringt Magnetars auf den ersten Platz und regiert Meister im universellen Wettbewerb „stärkstes Magnetfeld““, sagte Sutter. „Die Zahlen sind da, aber es ist schwer, unser Gehirn um sie zu wickeln.,“
Diese Felder verwüsten ihre lokale Umgebung mit Atomen, die sich in bleistiftdünnen Stäben in der Nähe von Magnetaren erstrecken. Die dichten Sterne können auch Ausbrüche von hochintensiver Strahlung auslösen.
„Kommen Sie einem zu nahe (z. B. innerhalb von 1.000 Kilometern oder etwa 600 Meilen), und die Magnetfelder sind stark genug, um nicht nur Ihre Bioelektrizität zu stören — was Ihre Nervenimpulse komisch macht nutzlos — aber Ihre molekulare Struktur“, sagte Sutter. „In einem Magnetarfeld löst man sich einfach auf.,“
Abstürzende Sterne
Wie normale Sterne können sich zwei Neutronensterne umkreisen. Wenn sie nah genug dran sind, können sie sich sogar in einer als „Kilonova“ bekannten Spirale nach innen zu ihrem Untergang spiralisieren.,“
Die Kollision zweier Neutronensterne machte Wellen rund um die Welt im Jahr 2017 hörbar, als Forscher Gravitationswellen und Licht aus demselben kosmischen Smashup entdeckten. Die Forschung lieferte auch den ersten soliden Beweis dafür, dass Neutronen-Sterne-Kollisionen die Quelle eines großen Teils des Universums Gold sind, Platin und andere schwere Elemente.
„Der Ursprung der wirklich schwersten chemischen Elemente im Universum hat die wissenschaftliche Gemeinschaft schon lange verblüfft“, sagte Hans-Thomas Janka, leitender Wissenschaftler bei MPA, in einer Erklärung., „Jetzt haben wir den ersten Beobachtungsnachweis für Neutronensternfusionen als Quellen; Tatsächlich könnten sie die Hauptquelle der r-Prozesselemente sein,“ die Elemente sind, die schwerer als Eisen sind, wie Gold und Platin.
Die starke Kollision löste enorme Lichtmengen aus und erzeugte Gravitationswellen, die durch das Universum plätscherten. Aber was mit den beiden Objekten nach ihrer Zerschlagung passiert ist, bleibt ein Rätsel.,
„Wir wissen nicht wirklich, was am Ende mit den Objekten passiert ist“, sagte David Shoemaker, Senior Research Scientist am MIT und Sprecher der LIGO Scientific Collaboration, auf einer Pressekonferenz 2017. „Wir wissen nicht, ob es ein schwarzes Loch, ein Neutronenstern oder etwas anderes ist.“
Die Beobachtungen sind vermutlich die ersten von vielen zu kommen.,
„Wir erwarten, dass bald mehr Neutronenstern-Fusionen beobachtet werden und dass die Beobachtungsdaten aus diesen Ereignissen mehr über die innere Struktur der Materie enthüllen werden“, sagte Studienleiter Andreas Bauswein vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien in Deutschland in einer Erklärung.
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