Astronomen des Green Bank Observatory in West Virginia haben den massereichsten Neutronenstern aller Zeiten lokalisiert, so dicht, dass er kurz vor dem Kollaps in ein Schwarzes Loch stehen könnte.

Neutronensterne sind einer der evolutionären Endpunkte für massereiche Sterne. Nachdem sie gegen Ende ihres Lebens den größten Teil ihres Kernbrennstoffs verbraucht haben, explodieren die Sterne in hellen Supernovae und hinterlassen einen ultradichten Kern aus Material. Wenn dieser Kern eine bestimmte Masse hat, wird er unter dem Druck der Schwerkraft zu einem Neutronenstern. Wenn es eine bestimmte Masse überschreitet, kollabiert es zu einem Schwarzen Loch. Aber die Forscher sind sich der Trennlinie zwischen den beiden noch nicht ganz sicher.

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Astronomen interessieren sich aus verschiedenen Gründen für Neutronensterne. Die meisten dieser dichten Sterne haben einen Durchmesser von weniger als 24 km, aber ein einzelner Zuckerwürfel des Sterns würde hier auf der Erde 100 Millionen Tonnen wiegen. Bestimmte Neutronensterne, die Pulsare genannt werden, senden Radiowellen von ihren magnetischen Polen aus und rotieren mit einer konstanten Geschwindigkeit, weshalb Astronomen sie kosmische Leuchttürme nennen.





Tatsächlich macht die Regelmäßigkeit von Pulsaren sie nützlich auf der Jagd nach schwer fassbaren niederfrequenten Gravitationswellen . Jede geringfügige Unterbrechung der regelmäßigen Rotation eines Pulsars könnte ein Hinweis auf eine durchlaufende Gravitationswelle sein.

Das Green Bank Observatory und das Arecibo Observatory in Puerto Rico katalogisieren seit einem Dutzend Jahren Pulsare, berichtet Ryan F. Mandelbaum at Gizmodo . Im Rahmen ihrer Untersuchung stießen sie auf MSP J0740+6620, einen Pulsar, der etwa 4.600 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, laut einer neuen Studie in der Zeitschrift Naturastronomie .



Als sie sich auf den Pulsar konzentrierten, stellten sie fest, dass er einen Gefährten hatte weißer Zwerg , oder der Kühlkern eines kleineren toten Sterns. Die beiden Objekte umkreisen einander, was den Wissenschaftlern hilft, die Massen der Objekte zu berechnen. Wenn der Weiße Zwerg vor dem Pulsar vorbeizieht, ändert er die Art und Weise, wie sich das Licht des Pulsars durch den Raum bewegt, wodurch eine Zeitverzögerung in seinem regulären pulsierenden Licht entsteht.

Durch Messung dieser Verzögerung können Forscher die Masse des Pulsars mit einer Methode namens a . bestimmen Shapiro-Zeitverzögerung . Das Team fand heraus, dass MSP J0740+6620 etwa 2,14 mal massereicher ist als unsere eigene Sonne. Damit ist er der größte jemals aufgezeichnete Neutronenstern – und nahe der theoretischen Grenze für die Objekte. Aber der megagroße Neutronenstern ist nicht nur deshalb interessant, weil er groß ist.

Die Ausrichtung dieses Doppelsternsystems hat ein fantastisches kosmisches Labor geschaffen, sagte Co-Autor Scott Ransom vom National Radio Astronomy Observatory in a Pressemitteilung . Neutronensterne haben einen Wendepunkt, an dem ihre innere Dichte so extrem wird, dass die Schwerkraft sogar die Fähigkeit von Neutronen überwältigt, einem weiteren Kollaps zu widerstehen. Jeder „massereichste“ Neutronenstern, den wir finden, bringt uns der Identifizierung dieses Wendepunkts näher und hilft uns, die Physik der Materie bei diesen unglaublichen Dichten zu verstehen.



Die Entdeckung könnte Astrophysikern auch helfen, einige große Fragen zu Neutronensternen zu beantworten. Forscher sind sich beispielsweise nicht sicher, was in den superdichten kosmischen Objekten vor sich geht, ob die Neutronen in ihnen frei wie eine Flüssigkeit fließen oder ob sie festsitzen. Es ist auch möglich, dass die starke Schwerkraft die Neutronen zu einem Eintopf aus Quarks und anderen exotischen Teilchen zerkleinert. Und je mehr Forscher über massereiche Neutronensterne erfahren, desto näher sind sie der Entdeckung des Wendepunkts, an dem die Schwerkraft wild wird und ein Schwarzes Loch entsteht.

Diese Stars sind sehr exotisch, sagt Co-Autorin Maura McLaughlin von der West Virginia University in einem anderen Pressemitteilung . Wir wissen nicht, woraus sie bestehen, und eine wirklich wichtige Frage ist: „Wie massereich kann man einen dieser Sterne machen?“ Dies hat Auswirkungen auf sehr exotisches Material, das wir in einem Labor auf der Erde einfach nicht herstellen können.

Die Studie ist auch ein Schritt vorwärts, um bisherige Überlegungen zu Neutronensternen umzukehren.

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Lange Zeit dachten wir, dass Neutronensterne nur etwa das 1,4-fache der Sonnenmasse haben könnten, sagt Thankful Cromartie, der Hauptautor der Studie und Doktorand der West Virginia University, Catherine Thorbecke at abc Nachrichten . [Diese Studie] ist ein ziemlich großer Schritt vorwärts in Bezug auf die Entdeckung immer mehr massereicher Neutronensterne. Ich denke, die Entdeckung ist sehr überzeugend, weil sie zeigt, dass wir astrophysikalische Beobachtungen als eine Art Labor im Weltraum nutzen können, um Physik zu betreiben, die wir auf der Erde nicht tun können. Wir können hier auf der Erde keine Neutronensterne herstellen, daher haben wir nur Zugang zu dieser Astrophysik, indem wir diese Neutronensterne beobachten. Ich denke, es ist ein ziemlich cooles Tool, auf das man zugreifen kann.





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