Sterne durchlaufen in ihrem Leben mehrere Entwicklungsphasen. Am Ende dieses Prozesses steht ein sogenannter Gravitationskollaps. Durch ihre enorme Schwerkraft fallen die Sterne in sich zusammen – Neutronensterne entstehen. Wissenschaftlern gelang nun ein echter Vorstoß in der Erforschung der faszinierenden Himmelskörper!
Neutronensterne zeichnen sich neben ihrem namensgebenden hohen Anteil an Neutronen durch ihre extreme Dichte aus. Wegen ihrer starken Gravitation ziehen sie Masse an. Allerdings können sie nicht unbegrenzt an Masse zulegen. Ab einem bestimmten Wert gäbe es im Universum keine physikalische Kraft mehr, die der extremen Gravitation der Neutronensterne entgegen wirken könnte. Diesen Wert haben Wissenschaftler nun herausgefunden.
So dicht wie das Himalaya Gebirge in einem Bierkrug
Bei einem Radius von etwa zwölf Kilometern kann die Masse eines Neutronensterns doppelt so groß werden wie die der Sonne – mit einem Radius von knapp 700.000 Kilometern! Es gibt jedoch Hinweise dafür, dass die Neutronensterne ab einer gewissen Masse kollabieren würden, sobald auch nur noch ein einziges Neutron hinzukäme. Ein schwarzes Loch entstünde.
Der Physiker Prof. Luciano Rezzolla, Senior Fellow des Frankfurt Institute for Advances Studies (FIAS) und Professor für theoretische Astrophysik an der Goethe Universität, fand nun mithilfe seiner Studenten die Antwort auf eine seit 40 Jahren erforschte Frage. An welchem Punkt ist die Maximalmasse eines Neutronensterns erreicht?
Die Wissenschaftler kamen zu folgendem Ergebnis: Die Masse von nicht-rotierenden Neutronensternen kann nicht größer sein als 2,16 Sonnenmassen. Für rotierende gilt ein etwa 20 Prozent höherer Wert. Die unvorstellbaren Dimensionen der Himmelskörper verdeutlichen die Umrechnung in eine vertrautere Einheit. Eine Sonnenmasse entspricht 1,99 Quadrilliarden Tonnen. Durch genauste Beobachtungen und Berechnungen von Faktoren wie Druck, Volumen und Temperatur der Sterne gelang den Wissenschaftlern schließlich diese bahnbrechende Entdeckung.
Prof. Rezzolla erklärt: „Es ist gerade daher so erstaunlich, dass uns die Beobachtung einer einzelnen Neutronensternkollision, die sich Millionen von Lichtjahren entfernt ereignet hat, in Kombination mit theoretisch gefundenen universellen Beziehungen, ermöglicht hat, dieses Rätsel, über das schon so lange spekuliert worden ist, zu lösen.“
