Neutronenstern-Kollision Stärkster Magnet im Universum

Es sind die stärksten magnetischen Kräfte im Universum: Wenn Neutronensterne kollidieren, erzeugen sie vermutlich Felder, die eine Billiarde mal stärker sind als das der Erde. Astronomen hoffen, mit ihnen die heftigsten Explosionen seit dem Urknall erklären zu können. 


Die massereichen Winzlinge umkreisen sich in Zeitlupe und scheinen farbige Schweife hinter sich herzuziehen, die miteinander verschmelzen und einen Wirbel mit zwei Spiralarmen bilden. So stellt der Supercomputer der International University Bremen (IUB) die Kollision zweier Neutronensterne und das Magnetfeld dar, das sie dabei erzeugen - es wird hier durch Farben symbolisiert.

Gelb steht für die größte Stärke, 1015 Gauß, Blau zeigt Bereiche von 109 Gauß. "Das sind die stärksten Magnetfelder, die wir im Universum kennen", sagt Stephan Rosswog zu SPIEGEL ONLINE. Sie seien rund eine Billiarde mal stärker als das Erdmagnetfeld, berichtet der Astrophysiker der IUB im Fachblatt "Science" (Online-Vorabveröffentlichung).

Was Rosswog zusammen mit seinem Kollegen Daniel Price von der University of Exeter errechnet hat, entspricht weniger als einem Augenblinzeln: Die Computeranimation stellt die ersten 11 Millisekunden der Kollision dar. Die ungeheuren Kräfte der dabei entstehenden Magnetfelder könnten eine Erklärung für die sogenannten Gamma-Ray-Bursts (GRB) liefern.

Dabei handelt es sich um die stärksten kosmischen Explosionen seit dem Urknall. Seit dem vergangenen Jahr gelingt es Wissenschaftlern vermehrt, das Nachleuchten dieser GRBs zu beobachten. Eine einzige dieser Explosionen setzt mitunter mehr Energie frei als die Sonne während ihrer gesamten bisherigen Existenz von 4,6 Milliarden Jahren. In kosmischen Jets werden hier Partikel weit ins All hinausgeschleudert.

"Bei Gamma-Ray-Bursts haben wir es mit Materie zu tun, die beinahe Lichtgeschwindigkeit hat", sagt Rosswog. Nur, fragten sich die Physiker, wo kommt die Energie für diese Beschleunigung her? Magnetfelder galten da als plausible Kandidaten: Sie können schnell viel Kraft auf relativ wenig Materie ausüben - daher waren sie die Hauptverdächtigen für die Beschleunigung hinter den Gammablitzen.

Mit mehreren Jahren Vorlaufzeit und intensiver Arbeit in den vergangenen zwei Jahren entwickelten Price und Rosswog ein Rechenmodell für die auftretenden physikalischen Parameter beim Zusammenprall zweier Neutronensterne: Anziehungskräfte, Kernphysik, Hydrodynamik - "wir saßen einige Wochen praktisch Tag und Nacht am Computer, bis wir endlich einen Lösungsalgorithmus gefunden hatten. Die tatsächlichen Rechnungen liefen dann noch einmal fast einen Monat", sagt Daniel Price.

Rosswog ist zuversichtlich, dass die Computersimulation nahe an echte Kollisionen herankommt. "Momentan sind acht Systeme mit sich umkreisenden Neutronen-Doppelsternen bekannt. Sie alle haben fast exakt die 1,4-fache Masse der Sonne." Der Computer habe einen Zusammenprall mit "Standardmassen" simuliert. Das Resultat - blitzschnell entstehende, mächtige Magnetfelder - falle aber auch bei Sternen anderer Größe ähnlich aus.

Neutronensterne entstehen nach Supernovä von Sternen einer bestimmten Größe. Sie stellen in mehrfacher Hinsicht ein Extrem im Universum dar: Eine ähnlich große Masse wie die unserer Sonne wird in einem Neutronenstern auf eine Kugel von nur zehn Kilometern Durchmesser komprimiert. Sie ist damit 70.000 Mal kleiner als die Sonne. Diese extreme Dichte wird durch eng gepackte Neutronen erreicht. Manche von ihnen existieren in der kollisionsträchtigen Doppelsternkonstellation.

"Pro Tag gibt es mindestens eine solche Kollision irgendwo im Universum. So etwas kann man recht oft beobachten", sagt Stephan Rosswog. Dabei lässt sich allerdings nicht das Magnetfeld selbst messen, sondern nur sein mutmaßlicher Effekt beobachten. Eines hält Astrophysiker Rosswog für sicher: "Die Wahrscheinlichkeit, dass so etwas in unserer kosmischen Umgebung passiert, ist verschwindend gering. Aber ich weiß auch nicht, ob wir das in der Nähe haben wollten."

stx



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