Neutronenstern

Ein Neutronenstern ist ein astronomisches Objekt, dessen wesentlicher und namensgebender Bestandteil Neutronen sind. Ein Neutronenstern stellt ein Endstadium in der Sternentwicklung eines massereichen Sterns dar.

Neutronensterne sind kugelförmige Körper mit typischen Radien von etwa 10 bis 12 km, nach stellaren Maßstäben also sehr klein. Die Massen der bislang entdeckten Neutronensterne liegen zwischen etwa 1,2 und 2,35 Sonnenmassen, damit sind sie extrem kompakt. Ihre Dichte nimmt von etwa 1e⁹ kg/m³ (1 Tonne pro Kubikzentimeter) an ihrer Kruste mit der Tiefe bis auf etwa 6e¹⁷ bis 8e¹⁷ kg/m³ zu, was etwa der dreifachen Dichte eines Atomkerns entspricht.^[1][2] Die mittlere Dichte eines Neutronensterns beträgt etwa 3,7 bis 5.9e¹⁷ kg/m³.^[3] Damit sind Neutronensterne die dichtesten bekannten Objekte ohne Ereignishorizont. Typische Sterne dieser Art rotieren durch die Erhaltung des Drehimpulses sehr schnell und haben ein starkes Magnetfeld.

Der am schnellsten rotierende bekannte Neutronenstern ist der 2004 entdeckte PSR J1748-2446ad mit 716 Umdrehungen pro Sekunde. Das bedeutet bei einem angenommenen Radius von 16 km, dass die Umfangsgeschwindigkeit an seinem Äquator etwas über 70.000 km/s beträgt, was fast einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Eine für den 1999 entdeckten Neutronenstern XTE J1739-285 angenommene noch höhere Rotationsfrequenz von 1122 Hz^[4] konnte in späteren Untersuchungen nicht bestätigt werden.^[5]

Neutronensternen gilt intensives Forschungsinteresse, da Details ihres dynamischen Verhaltens und ihrer Zusammensetzung noch unbekannt sind und an ihnen extreme Materieeigenschaften unter in der Natur beobachtbaren Bedingungen untersucht werden können.^[6]

1. ↑ D. Meschede: Gerthsen Physik. 22. Auflage, 2004, S. 630.
2. ↑ Neutron stars. In: umd.edu. www.astro.umd.edu, abgerufen am 12. Januar 2017. 
3. ↑ Der Wert 3.7e¹⁷ kg/m³ ergibt sich aus der Masse 2.68e³⁰ kg und dem Sternradius 12 km; der Wert 5.9e¹⁷ kg/m³ ergibt sich aus der Masse 4.2e³⁰ kg und dem Sternradius 11,9 km
4. ↑ P. Kaaret et al.: Evidence of 1122 Hz X-Ray Burst Oscillations from the Neutron Star X-Ray Transient XTE J1739-285. In: The Astrophysical Journal. 657:L97-L100, 2007 (englisch, iop.org [abgerufen am 18. Februar 2020]). 
5. ↑ Deepto Chakrabarty et al.: The spin distribution of millisecond X-ray pulsars. In: American Institute of Physics Conference Series. Nr. 1068, 2008, S. 67, doi:10.1063/1.3031208, arxiv:0809.4031, bibcode:2008AIPC.1068...67C (englisch). 
6. ↑ Werner Becker: X-Ray Emission from Pulsars and Neutron Stars, in: Werner Becker (Hrsg.): Neutron Stars and Pulsars, 2009, S. 95