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Freitag, 20. August 2010

Magnetar stellt Theorie um Sternentwicklung und Schwarze Löcher in Frage

Künstlerische Darstellung des Magnetars im Sternenhaufen "Westerlund 1" | Copyright: ESO/L. Calcada

Cerro Paranal/ Chile - Beobachtungen mit dem "Very Large Telescope" der Europäschen Südsternwarte (ESO) in Chile konnten europäische Astronomen erstmals nachweisen, dass sich ein sogenannter Magnetar – eine seltener Art von Neutronenstern - aus einem Stern bildete, der einst mindestens die vierzigfache Masse unserer Sonne aufwies. Ein solches Ergebnis stellt bisherige Theorien zur Sternentwicklung massiv in Frage, da diese bislang davon ausgingen, dass derart schwere Sterne am Ende ihrer Lebensspanne zu Schwarzen Löchern und nicht zu Magnetaren werden.

Der aktuelle Nachweis wirft nun also unter Astronomen die grundlegende Frage auf, wie massereich ein Stern überhaupt erst werden muss, um zu einem Schwarzen Loch zu werden.

Zu ihrer die bisherigen Theorien erschütternden Schlussfolgerung kamen die Astronomen um Ben Ritchie von der "Open University" in Milton Keynes, durch Beobachtungen des Sternenhaufens "Westerlund 1", der rund 16.000 Lichtjahre von Erde entfernt im südlichen Sternbild Altar gelegen ist. Ritchie ist Hauptautor der aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift "Astronomy and Astrophysics" veröffentlicht wurde.

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Schon durch frühere Studien wussten die Forscher, dass der unserem Sonnensystem am nächsten gelegenen Supersternenhaufen "Westerlund 1" Hunderte von extrem massereichen Sternen beherbergt. Einige dieser Sterne leuchten mit einer Helligkeit von mehreren Millionen Sonnen und verfügen über Durchmesser, die jenen unseres Zentralgestirns um das bis zu Zweitausendfache übersteigen. In unser Sonnensystem übertragen würde sich eine solche Sonne also in etwa bis zur Umlaufbahn des Saturn ausdehnen.


"Wäre unser Sonnensystem Teil dieses Sternenhaufens, so würden wir an unserem Nachthimmel hunderte von Sternen sehen, die so hell leuchten würden, wie der Vollmond" erläutert Ritchie.

Alle Sterne im Sternenhaufen teilen jedoch eine Gemeinsamkeit: Ihr Alter wird auf zwischen 3,5 und 5 Millionen Jahre geschätzt. Grund für die Annahme ist die Vermutung der Astronomen, dass alle Sterne in "Westerlund 1" gemeinsam aus einem einzigen Sternentstehungsvorgang heraus entstanden sind.

Magntare gehören zur Klasse der Neutronensterne und verfügen über ein nahezu unvorstellbar starkes Magnetfeld, wie es beispielsweise die Stärke des Magnetfelds der Erde um das Billiardenfache übersteigt und als Ergebnis von Sternenexplosionen, sogenannte Supernovae, entsteht.

Da alle Sterne in "Westerlund 1" in etwa das gleiche Alter aufweisen, muss der Stern, aus dem der Magnetar einst hervorgegangen ist, eine kürzere Lebensspanne gehabt haben als die restlichen Sterne im Sternhaufen. "Weil die Lebensspanne eines Sterns in direktem Bezug zu seiner Masse steht - je schwerer ein Stern also ist, umso kurzlebiger ist er auch - können wir durch die Bestimmung der Masse der überlebenden Sterne eindeutig schließen, dass ein bereits zu einem Magnetar gewordener Stern einst eine noch größere Masse gehabt haben muss", erläutert der Koautor der Studie Simon Clark, ebenfalls von der "Open University". "Diese Einsicht ist von großer Bedeutung, da es bislang noch keine Theorie zur Entstehung von derart extrem magnetischen Objekten gibt."

Anhand der aktuellen Beobachtungen können die Astronomen nun erstmals eindeutig nachweisen, dass auch Magnetare aus Sternen hervorgehen können, von welchen bislang aufgrund ihrer enormen Masse von mehr als 25 Sonnenmassen angenommen wurde, dass sie zu Schwarzen Löchern werden müssen. Bislang glaubten Astronomen, dass lediglich Sterne von einem Ausgangsgewicht von 10 bis 25 Sonnenmassen zu Neutronensternen werden.

"Solche Sterne müssen sich auf irgendeine Weise von mehr als neun Zehntel ihrer Masse befreien, bevor sie in einer Supernova explodieren, da sie sonst zwangsläufig zu schwarzen Löchern werden", erläutert der Koautor Ignacio Negueruela von der spanischen "Universidad de Alicante". "Ein derartiger Masseverlust stellt bisherige Theorien über die Evolution von Sternen massiv in Zweifel. Wenn also selbst Sterne von der vierzigfachen Masse unserer Sonne nicht zu Schwarzen Löchern werden, wirft das die Frage auf, wie massereich ein Stern überhaupt sein muss, um zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren", fügt Koautor Norbert Langer von der "Universität Bonn" bzw. der "Universiteit Utrecht" hinzu.

Die Wissenschaftler vermuten nun, dass ein Stern, der zu einem Magnetar wird, ursprünglich gemeinsam mit einem stellaren Begleiter in einem Doppelsternsystem entstand. Während ihrer gemeinsamen Entwicklung, kam es dann jedoch zu Wechselwirkungen zwischen den Sternen: Hierbei könnte dann Energie aus der Umlaufbewegung dazu aufgewendet worden sein, die große und überschüssige Masse des Ausgangssterns hinwegzuschleudern.

Da bislang jedoch noch keine Hinweise auf einen solchen Begleiter im Umfeld des Magnetars gefunden wurden, glauben die Wissenschaftler, dass die Supernova, in welcher der Stern zum Magnetar wurde, zu einem Auseinanderbrechen des einstigen Doppelsystems geführt hat und beide Körper mit großer Geschwindigkeit aus dem Sternenhaufen katapultiert hat.

"Sollte das der Fall gewesen sein, so würde dies die Vermutung nahe legen, dass Binär(Doppel)systeme eine Schlüsselrolle in der Evolution von Sternen spielen, wenn sie deren Massenverlust beeinflussen. Für die Sternen-Schwergewichte wäre das also so etwas wie die ultimative kosmische Diät, bei der die Sterne mehr als 95 Prozent ihrer Ausgangsmasse verlieren", schließt Clark.

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Quellen: eso.org / grenzwissenschaft-aktuell.de
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