Magnetare

von Lilly | 31.01.24 |

Wissen | Wissen Weltraum

Was sind Magnetare?

Magnetare sind eine seltene Unterklasse von Neutronensternen, die durch ihre extremen Magnetfelder definiert werden. Während die meisten Neutronensterne Magnetfelder von etwa 10⁸ bis 10¹¹ Tesla besitzen, können Magnetare Feldstärken von bis zu 10¹¹ Tesla übersteigen. Ihre Durchmesser betragen nur etwa 20 Kilometer, aber sie besitzen bis zu doppelt so viel Masse wie unsere Sonne. Veranschaulicht wird ihre Dichte darin, dass ein Teelöffel Materie von einem Neutronenstern etwa eine Milliarde Tonnen wiegen würde. Die starken Magnetfelder haben direkte Auswirkungen auf die Oberfläche des Magnetars und können so genannte Starquakes auslösen, bei denen die Kruste des Sterns aufbricht und intensive Strahlungsausbrüche verursacht werden. Diese Ausbrüche können als scharfe Spitzen der Gammastrahlung und Röntgenstrahlung detektiert werden, die als Soft Gamma Repeaters (SGRs) und Anomalous X-Ray Pulsars (AXPs) klassifiziert werden.

Entstehung von Magnetaren

Magnetare formen sich als eine mögliche Endphase in der Entwicklung massereicher Sterne. Wenn solche Sterne in einer Supernova explodieren, kollabiert ihr Kern unter der eigenen Gravitation auf ein extrem kleines Volumen, was zu einem Neutronenstern führt. Unter bestimmten Bedingungen, vermutlich in Verbindung mit der Drehgeschwindigkeit des Sterns und der ursprünglichen Magnetfeldstärke, kann ein solcher Neutronenstern als Magnetar mit einem besonders starken Magnetfeld entstehen. Diese extremen Felder werden durch den Dynamo-Effekt im Inneren des Neutronensterns erzeugt, während er schnell rotiert und zusammenzieht. Theorien legen nahe, dass die Magnetfelder so stark sein können, dass sie die Struktur der Materie auf der Oberfläche und im Inneren des Magnetars ändern und einzigartige Zustände der Materie hervorbringen, die sonst nirgendwo im Universum existieren.

Die Bedeutung von Magnetaren in der Astronomie

Magnetare bieten einzigartige Laborbedingungen zum Studium der extremen Physik. Sie helfen Astronomen dabei, das Verhalten von Materie unter extremsten Magnetfeldern und Dichten zu untersuchen, was Rückschlüsse auf die Zustandsgleichung von Neutronensternmaterie erlaubt. Darüber hinaus können die beobachteten Strahlungsausbrüche dazu beitragen, die Natur hochenergetischer Prozesse im All zu verstehen. Da Magnetare auch als mögliche Quellen für kurze Gammastrahlenausbrüche (kurze GRBs) in Betracht kommen, spielen sie eine Rolle im Verständnis dieser energiereichen kosmischen Ereignisse. GRBs sind die hellsten elektromagnetischen Ereignisse im Universum und stehen oft im Zusammenhang mit der Bildung von Schwarzen Löchern, wodurch das Studium von Magnetaren auch Einfluss auf die Kenntnis über die Entstehung dieser Objekte haben kann. Das Studium der Magnetare ist daher nicht nur für das Verständnis der Neutronensterne selbst wesentlich, sondern auch für weitere Bereiche der Astrophysik und die fundamentalen physikalischen Gesetze, die das Universum steuern.