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[00:00:17]

Sternen Geschichten Folge 401 markencheck tãre, ein Magnet TAR ist ein Pulsar mit einem extrem starken Magnetfeld, und was ein Pulsar ist, habe ich schon in Folge 142 ausführlich erklärt, womit man diese Folge des Podcasts auch schon wieder beenden könnte. Was ich aber natürlich nicht tue, denn es gibt über die Magneto noch viel mehr zu erzählen und vor allem auch über das, was man über diese Objekte noch nicht weiß. Sicherheitshalber fange ich aber noch einmal mit einer kurzen Zusammenfassung der Grundlagen an Alles geht mit einem Stern los, der muss mehr Masse haben als unsere Sonne.

[00:00:55]

Aber auch nicht zu viel mehr, so zwischen acht und zwölf fachen Sonnenmasse. Und er muss alt sein, beziehungsweise er muss das Ende seines Lebens erreicht haben. Das heißt, die Kernfusion. Reaktionen in seinem Inneren müssen zum Erliegen gekommen sein, weil dann halt nichts mehr da ist, was fusioniert werden kann. Wenn das passiert, gibts auch keine Strahlung mehr, die aus dem Kern des Sterns nach außen dringt und den Stern stabil hält. Der Stern fällt jetzt unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen.

[00:01:25]

Es gibt einen gewaltigen Rumms, den wir Supernova Explosion nennen, und übrig bleibt ein Neutronenstern. Wenn der Stern weniger Masse hätte, dann gäbe es diesen Rums nicht. Der wird einfach nur ein bisschen in sich zusammen sacken und auskühlen. Das, was da dann übrig bleibt. Das nennt sich Weißer Zwerg, und es ist auch das, was unserer Sonne mal werden wird. Aber nicht das, was uns jetzt interessiert. Wenn der Stern sehr viel mehr Masse hätte.

[00:01:51]

Dann gäbe es zwar auch einen gewaltigen Rumms, aber es würde kein Neutronenstern übrig bleiben, sondern ein schwarzes Loch. Und das können wir jetzt auch nicht brauchen. Wir bleiben beim neutronensternen. Das ist ein Himmelskörper, der eine Masse hat, die irgendwo zwischen dem 1,4 und Dreifachen der Sonnenmasse liegt. Der ganze Rest von vorher. Der ist bei der Supernova Explosion oder schon davor ins All geschleudert worden. Diese aber immer noch recht ordentliche Rest Masse, die ist nur noch eine Kugel mit einem Durchmesser von ein paar Dutzend Kilometern.

[00:02:23]

Die ganze Masse eines Sterns von unserer Sonne auf einen Raum zusammengequetscht, der so groß wie eine normale Stadt ist. Ein Neutronenstern ist also ein höchst außergewöhnlicher Himmelskörper. Der besteht nicht mehr aus normaler Materie bzw. schon, aber nicht mehr aus normalen Atomen. Ein normales Atom hat einen Kern, der aus elektrisch positiv geladenen Protonen und elektrisch nicht geladenen Neutronen besteht. Um diesen Kern herum befindet sich eine Schale aus elektrischen, negativ geladenen Elektronen. Für ein ausgewachsenes Atom ist in einem Neutronenstern aber kein Platz mehr.

[00:03:00]

Das ganze Ding ist ja beim Kollaps enorm stark zusammengequetscht worden. So stark, dass auch die Elektronen aus der Atom Hülle quasi in die Protonen des Atomkerns hinein gedrückt werden. Negative Elektronen und positive Protonen zusammen ergeben neutrale Neutronen. Wenn. In Wahrheit ist es zwar alles ein bisschen komplizierter, aber das reicht fürs Erste. Wir haben jetzt also eine ungefähr 20 Kilometer große Kugel aus Neutronen. Mit der Masse eines ganzen Sterns. Wenn man von diesem neutronensternen kleine Stückchen knapsen würde, nur so groß wie ein Zuckerwürfel, dann hätte das ein Gewicht, das dem von einer Milliarde Autos entspricht.

[00:03:42]

So weit, so erstaunlich ist die ganze Angelegenheit. Diese Objekte sind aber noch viel erstaunlicher als das Rotieren, zum Beispiel enorm schnell um ihre Achse. Auch das kann man leicht verstehen. Da geht es um die gute alte Drehimpuls Erhaltung. Der Stern hat sich ja auch schon um seine Achse gedreht, als er noch ein Stern war. Das tut unsere Sonne ja auch. Zum Beispiel nur einmal. In ungefähr 27 Tagen drehte sich um ihre Achse. Wenn man ein rotierendes Ding jetzt aber komprimiert, also kleiner macht, dann muss es sich schneller drehen als vorher.

[00:04:15]

Damit der Drehimpuls, also die Energie, die in der Rotation steckt, erhalten bleibt. Das klassische Beispiel, um das zu demonstrieren Das ist der Eiskunstläufer, der seine Pirouetten auf dem Eis dreht und dabei schneller wird, wenn er die Arme an den Körper zieht und langsamer, wenn er sie wieder ausstreckt. Nicht ganz so klassisch, aber viel lustiger ist das Experiment, das alle selbst auf einem Drehstuhl machen können einfach drehen, die Arme ausstrecken und schauen, was dabei passiert.

[00:04:43]

Weil ein Neutronenstern jetzt aber extrem stark komprimiert worden ist, dreht er sich auch extrem schnell. Ein paar Mal pro Sekunde schafft der locker. Viele können sich auch ein paar tausend Mal pro Sekunde um ihre Achse drehen. Und auch das ist erstaunlich, aber immer noch nicht erstaunlich genug. Denn jetzt müssen wir über die Magnetfelder von neutronensternen reden, was manche vielleicht ein bisschen skeptisch werden lässt. Wo soll der neutronensternen das Magnetfeld eigentlich her haben? Will man ein Magnetfeld haben, dann braucht man, vereinfacht gesagt, etwas, das.

[00:05:17]

Geladen ist und das sich bewegt. Bei der Erde sind es zum Beispiel die Ströme aus flüssigem Metall im Inneren des Planeten, die das Magnetfeld der Erde erzeugen. Auf der Sonne ist es das Plasma, so das Gas, aus dem sie besteht, das auch elektrisch geladen ist und das sich ständig bewegt. Aber der neutronensternen, der besteht ja nur aus elektrisch geladenen Neutronen. Ja, das habe ich vorhin grad gesagt. Aber es war nicht ganz richtig. Richtig ist Ein Neutronenstern besteht zwar zu einem großen Teil aus Neutronen, aber nicht komplett.

[00:05:50]

Das Problem mit Neutronen ist ja Die Dinger sind eigentlich nicht stabil. Ein freies Neutron, das heißt ein Neutron, das nicht Teil eines Atomkerns ist. Zusammen mit Protonen. Das überlebt nur ein paar Minuten, dann zur Feldes. Das Neutron wandelt sich in ein Proton und ein Elektron um. Und die einzige Möglichkeit, es daran zu hindern, ist es eben, in einen Atomkern einzusperren. Oder im Inneren eines Neutronen Sterns, wo der Druck hoch genug ist. Da zerfällt das Neutron zwar auch, aber weil der Druck ebenso groß ist, werden die dabei entstehenden Protonen und Elektronen sofort wieder zu Neutronen zusammengequetscht.

[00:06:29]

Am Rand des Neutronensterne in seiner äußeren Kruste, da geht das nicht. Hier ist der Druck zwar auch enorm, aber nicht groß genug dafür, wie der Neutronen zusammen zu quetschen. Und es gibt tatsächlich keine Neutronen. Dort fliegen Elektronen und Protonen herum, sogar ein paar einzelne echte, elektrisch geladene Atome, die ganzen geladenen Objekte Elektronen, Protonen, Atome und so weiter. Die erzeugen bei ihrer Bewegung das Magnetfeld des Neutronensterne. Wir haben jetzt also einen Neutronenstern mit einem Magnetfeld, der sehr schnell rotiert.

[00:07:04]

Sein neutronensternen. Der sitzt normalerweise auch nicht völlig isoliert im leeren Raum. Da ist immer noch ein bisschen Zeug. Um ihn herum gar stauben Schwung, Elektronen, alles noch vom ursprünglichen Stern übrig geblieben. In dieser Wolke dreht sich der Neutronenstern um seine Drehachse, die Richtung des Magnetfelds. Die muss es aber nicht unbedingt mit der Drehachse übereinstimmen. Oder anders gesagt Nord und Südpol des Neutronensterne müssen nicht mit dem magnetischen Polen übereinstimmen. Wenn der Neutronensterne jetzt also so vor sich hin durch die Gaswolke rotiert, schleppt er dabei auch sein Magnetfeld quer durch das ganze Zeug hindurch.

[00:07:42]

Dabei können elektrisch geladene Teilchen eingefangen und mitgenommen werden. Wenn das passiert, geben sie dabei Strahlung ab, aber nicht in alle Richtungen, sondern nur entlang des Magnetfelds. Das sieht dann ein bisschen so aus wie der Lichtkegel von einem Leuchtturm. Wenn dieser strahlungsquelle eines rotierenden Neutronensterne jetzt zufällig genau so liegt, dass der strahlungsquelle die Erde treffen kann, dann beobachten wir einen Pulsar in regelmäßigen Abständen genau entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Neutronensterne. Streich der strahlungsquelle über die Erde und wir sehen ein Blinken bzw.

[00:08:21]

jetzt kein Blinken wie bei einem Leuchtturm. Es ist meistens ein Blinken im Radio Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Und weil so ein Neutronenstern dann aus unserer Sicht quasi pulsiert, haben wir in Pulsar genannt. Jetzt sind wir aber immer noch nicht beim Magnetbahn. Der ist ja, wie ich ganz zu Beginn gesagt hab, ein Pulsar mit einem extrem starken Magnetfeld, ungefähr tausendmal stärker als das eines normalen Pulsare. Und übrigens ein paar Billiarden mal stärker als das Magnetfeld der Erde oder ein paar Billionen Mal stärker als ein normaler Kühlschrank.

[00:08:57]

Magnet Sehr stark? Auf jeden Fall. Und die Frage, die sich jetzt stellt, ist natürlich Wieso? Wieso hat der so ein starkes Magnetfeld? Das hat mit der Entstehung eines Neutronensterne zu tun. Der rotiert ja nach seinem Kollaps ziemlich schnell. Aber auch das ganze Material, aus dem er besteht, kann lokal nochmal rotieren, also sogenannte Konvektion ES-Zellen bilden. Das ganze Material fließt dann im Kreis auf und ab, hin und her, in seinem Inneren an seiner Oberfläche, und normalerweise regelt sich das alles ziemlich schnell.

[00:09:30]

Diese ganzen turbulenten Flüsse aus elektrisch leitenden Material in den äußeren Schichten eines frischen Neutronensterne. Das beruhigt sich alle schnell. Und dann ist alles im Gleichgewicht. Wenn jetzt aber die Rotation des Neutronensterne gerade auf die richtige Weise mit der Rotationsgeschwindigkeit solcher Konvektion ES-Zellen zusammenpasst, dann kann ein magneto hydrodynamische Dynamo entstehen. Das klingt kompliziert, das ist auch kompliziert, aber es ist im Prinzip das gleiche wie ein normaler Fahrrad Dynamo. Da wird die Bewegungsenergie des Fahrrads in elektromagnetische Energie, also Strom, umgewandelt.

[00:10:08]

Und beim Neutronenstern sind es die Konvektion ES-Zellen, die durch die Rotation des Sterns in seinem Magnetfeld quasi stabilisiert werden. Also dauerhaft weiter fließen und dann kann deren Bewegungsenergie in Energie für das Magnetfeld umgewandelt werden. Jetzt haben wir also einen Magnetbahn. Die meisten davon sind vermutlich unauffällig, manche aber auch nicht. Es kann bei Pulsar nämlich auch zu so etwas ähnlichem wie Erdbeben kommen, ja zu Brüchen in der äußeren Kruste der extrem dichten Materie, aus der RAA besteht. Dann sortiert sich das ganze Material in sehr kurzen Zeiträumen um die Materie.

[00:10:47]

Flüsse verändern sich, und es kommt zu Störungen im starken Magnetfeld, bei denen sehr viel Energie freigesetzt werden kann. So ein Magnet TAR zeigt dann in unregelmäßigen Abständen starke Helligkeiten Ausbrüche, vor allem im Röntgenlicht. Das macht dann ein paar Stunden oder ein paar Tage lang, und dann ist wieder Ruhe, weil sich die Kruste dann wieder vorläufig geordnet hat. Solche Magneto nennt man Soft Gamma Repeater. Man hat aber auch schon rankten Ausbrüche am Himmel beobachtet, die nicht in dieses Muster passen.

[00:11:18]

Das sind dann normale Rankten Pulsare, die eigentlich konstant hell im Röntgenlicht leuchten und dazwischen immer wieder mal für ein paar Sekunden deutlich mehr Energie abgeben als vorher oder nachher? Mag eine tãre, die sind noch nicht enorm intensiv erforscht. Wir verstehen vieles bei der internen Struktur von neutronensternen noch zu wenig oder gar nicht, um ihr Verhalten wirklich gut vorhersagen zu können. Wir wissen daher auch nicht, was für Strahlung Ausbrüche so ein Magnetbahn überhaupt produzieren kann. Es gibt diverse hochenergetische Phänomene im Universum, mit denen wir immer wieder mal jede Menge Röntgen oder Gammastrahlung sehen können und bei vielen könnten.

[00:11:58]

Magnet, tãre beteiligt sein oder auch nicht. Die könnten zum Beispiel bei ganz speziellen Supernova Explosionen eine Rolle spielen, die heller leuchten, als was eigentlich erwarten würde, was sie vielleicht deswegen tun, weil der beim Kollaps des Sterns entstandene Magnet TAR durch das umliegende Material sehr schnell abgebremst wird, dabei Energie frei wird. Und diese Energie lässt die Supernova heller leuchten. Oder vielleicht haben Magneto Tage auch gar nix mit diesem Phänomen zu tun. Das einzige was klar ist Magneto Haare sind extrem faszinierende Himmelskörper, die die Grenzen unseres Wissens austesten.