Massive 20-km-Kugel

Forscher entdecken den massereichsten Neutronenstern

Wissenschaft
26.04.2013 10:52
Ein internationales Wissenschaftler-Team hat den bisher massereichsten Neutronenstern entdeckt. Der Pulsar PSR J0348+0432 hat nur einen Durchmesser von 20 Kilometern, ist aber doppelt so schwer wie unsere Sonne. Wie Forscher vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn im US-Fachjournal "Science" berichten, bestätigt der Fund Albert Einsteins Relativitätstheorie.

Neutronensterne sind die ausgebrannten Überreste explodierter Riesensterne, die unter der eigenen Schwerkraft zu unvorstellbar kompakten Kugeln zusammengestürzt sind. Bei vielen von ihnen lassen sich pulsierende Signale im Bereich der Radiowellen nachweisen, die regelmäßig wie ein kosmisches Leuchtfeuer aufflackern. Solche Neutronensterne nennen die Astronomen Pulsare.

Doppelt so schwer wie unsere Sonne
Der jetzt untersuchte Pulsar mit der Katalognummer PSR J0348+0432 hat nur einen Durchmesser von 20 Kilometern, ist dafür aber ein "ziemliches Schwergewicht", wie die Gruppe um John Antoniadis vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in einer Mitteilung der Europäischen Südsternwarte ESO betont. "Er ist doppelt so schwer wie die Sonne, was ihn zum massereichsten Neutronenstern macht, den wir kennen." Im Volumen von der Größe eines Zuckerwürfels stecken auf PSR J0348+0432 mehr als eine Milliarde Tonnen Materie. Sie ist wesentlich dichter gepackt als unsere alltägliche Materie. Die Schwerkraft auf der Oberfläche des Pulsars ist mehr als 300 Milliarden mal stärker als auf der Erde, so die Forscher.

Weißer Zwerg als Begleiter
Der Neutronenstern hat einen Begleiter, einen sogenannten Weißen Zwerg (im Bild links). Das ist der Kern einer ausgebrannten Sonne, die ihre Atmosphäre ins All geblasen hat und nun langsam abkühlt. Die beiden Himmelskörper umkreisen sich in nur rund 800.000 Kilometern Distanz - das entspricht etwa der doppelten Entfernung von der Erde zum Mond. Wegen der geringen Entfernung dauert ein Umlauf nur rund zweieinhalb Stunden.

Forscher: Pulsar bestätigt Einsteins Theorie
Gemäß der Relativitätstheorie strahlt ein solches System sogenannte Gravitationswellen ab und verliert dadurch Energie, was sich in einer Änderung der Umlaufzeit bemerkbar macht. Obwohl diese Wellen (im Bild als Gitternetz dargestellt) von Astronomen auf der Erde nicht direkt nachgewiesen werden können, können sie indirekt vermessen werden, indem man die kleinen Veränderungen in der Umlaufbahn des Systems durch den Energieverlust misst.

Aus diesem Grund beobachteten die Forscher das System regelmäßig mit Radioteleskopen und optischen Instrumenten und konnten so tatsächlich eine minimale Änderung der Umlaufzeit um acht Mikrosekunden (Millionstel Sekunden) pro Jahr messen. "Das ist genau das, was Einsteins Theorie vorhersagt", betont Antoniadis' Institutskollege Paulo Freire.

Relativitätstheorie in extremen Umfeld bestätigt
Bisher konnte die Relativitätstheorie nicht in einem so extremen Umfeld getestet werden - es war unbekannt, ob sie auch dort ihre Gültigkeit behält. Alternative Theorien, deren Vorhersagen deutlich von den Messungen abweichen, könnten nun jedoch ausgeschlossen werden, teilte das Bonner Institut mit.

Da der Pulsar PSR J0348+0432 (im Bild rechts) sehr klein ist, sind die relativen Größen der beiden Objekte in der künstlerischen Darstellung nicht maßstabsgetreu dargestellt.

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