Woher wissen wir, dass es Neutronensterne gibt, auch wenn wir noch nie einen gesehen haben?
Woher wissen wir, dass es Neutronensterne gibt, auch wenn wir noch nie einen gesehen haben?
Wir haben Neutronensterne sehr wohl gesehen, und zwar in sehr verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, darunter Radiowellen, sichtbarem Licht, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Damit haben Beobachtungen eine auf fundierten theoretischen Überlegungen fußende Vorhersage bestätigt.
Ein Neutronenstern entsteht, wenn ein massereicher, aber nicht zu massereicher Stern wegen des Versiegens seiner Energiequelle (Kernfusion) stirbt. Sein Kern bricht dann durch die Gravitation zu einem Neutronenstern zusammen, während die Energie, die durch den Gravitationskollaps freigesetzt wird, ein explosives Abwerfen der äußeren Schichten des Sterns verursacht - eine Supernova. Der äußerst hohe Druck im Kern bewirkt, dass die meisten Protonen und Elektronen zu Neutronen werden. Der Entartungsdruck dieser Neutronen (Stichwort: Pauli-Prinzip) sowie abstoßende Kernkräfte verhindern, dass der Neutronenstern weiter zu einem Schwarzen Loch zusammenbricht.
Ein Neutronenstern dreht sich sehr schnell um sich selbst, weil beim Gravitationskollaps der Durchmesser sehr klein wird, der Drehimpuls aber erhalten bleibt.
Das ist so ähnlich wie eine Pirouette beim Eiskunstlauf :-)
Außerdem verursachen große elektrische Ströme im Innern eines Neutronensterns ein sehr starkes Magnetfeld. Das sich drehende Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld, welches geladene Teilchen beschleunigt. Diese senden elektromagnetische Strahlung aus, darunter Radiowellen. Dieser Vorgang findet hauptsächlich in der Nähe der magnetischen Pole statt. Liegen diese nicht auf der Drehungsachse, so wird ein Strahl elektromagnetischer Wellen von jedem magnetischen Pol ausgesendet. Wenn die Lage des Neutronensterns und seiner Achse zur Erde stimmt, sehen wir Pulse der EM-Wellen. Solche Neutronensterne heißen deshalb Pulsare.
Neutronensterne sind nach ihrer Entstehung sehr heiß, was ein anderer Grund dafür ist, dass sie EM-Strahlung aussenden, u.a. sichtbares Licht. Hier ein Beweis dafür, dass wir sehr wohl Neutronensterne gesehen haben, und zwar in sichtbarem Licht:
File:IsolatedNeutronStar.jpg - Wikimedia Commons
Manchmal hat ein Neutronenstern einen Begleitstern, von dem Material auf den Neutronenstern fällt. Dadurch wird Energie freigesetzt, z.B. in Form von Röntgenstrahlen.
Dann gibt es noch Neutronensterne mit besonders starken Magnetfeldern. Sie heißen Magnetare. Durch den Zerfall ihres gewaltiges Magnetfeldes senden sie energiereiche EM-Wellen aus, z.B. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Ein Beispiel für einen Magnetar mit sehr starkem Magnetfeld ist SGR 1806–20, von dem am 27.12.2004 ein starker Puls von Gammastrahlen das Sonnensystem erreichte, der sehr wohl beobachtbar war und sogar die Erdatmosphäre beinflusste.
Neben einem sehr starken Magnetfeld haben Neutronensterne auch ein gewaltiges Gravitationsfeld. Deshalb können sie nicht nur EM-Wellen aussenden, sondern auch Gravitationswellen. Solche wurden zusammen mit EM-Wellen im Jahr 2017 von Neutronensternen kommend empfangen (siehe z.B. Gravitationswellen
).
Ich hoffe, die Antwort ist hilfreich.