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Letzte Änderung: 18.06.2003
Neutronensterne und Pulsare
Die "seltsamen" Zustände in Weißen Zwergen führen dazu, daß ein Weißer Zwerg umso kleiner ist, je mehr Masse er hat. Kann ein solchermaßen "entarteter" Sternrest beliebig klein werden?Der indische Astrophysiker S. Chandrasekhar stellte fest, daß es eine obere Grenze für das mögliche Gewicht eines Weißen Zwerges geben muß, weil die Radiusverringerung mit steigender Masse exponentiell steigt - die von ihm berechnete Grenzmasse, die sog. "Chandrasekhar-Grenze", beträgt 1,4 Sonnenmassen.
Bei Sternresten, die diese Masse überschreiten, reicht der nach außen gerichtete Entartungsdruck des Elektronengases nicht aus, um der nach innen gerichteten Gravitation entgegenzuwirken. Die Elektronen werden durch den gewaltigen Druck ins Innere der Atomkerne gezwungen, wo sie mit den positiv geladenen Protonen reagieren - aus je einem Proton und Elektron entsteht dann ein Neutron. Die Atomkerne stoßen diese Neutronen aus, so daß leichtere Atomkerne und freie Neutronen entstehen - wobei die leichteren Atomkerne weiterhin Elektronen "schlucken", so daß nach und nach der überwiegende Teil der Materie aus Neutronen besteht.
(Wer sich schon ein wenig für dia Atomphysik interessiert hat, weiß sicherlich, daß freie Neutronen mit einer Halbwertszeit von 12 Minuten einen Betazerfall erleiden, also Protonen und Elektronen gebildet werden; der bestehende Druck kehrt diese Reaktion aber wieder um, so daß Elektronen und Protonen nur eine kurze Lebensdauer haben.)
Der übliche Weg, auf dem ein Neutronenstern entsteht, dürfte im Übrigen nicht ein Weißer Zwerg sein, der Übergewicht bekommt, sondern eine Supernovaexplosion. Dazu später mehr.
Genau wie bei Weißen Zwergen sind die Eigenschaften von Neutronensternen nur aus theoretischen Modellierungen "bekannt". Im Inneren dieser sind die Teilchendichten höher als in Atomkernen - die Neutronen kommen sich also näher als es in normaler Materie der Fall ist. Aus der Theorie geht hervor, daß sich Neutronen unterhalb eines gewissen Abstandes quantenmechanisch abstoßen - dieser Abstoßungsdruck ist die einzige Kraft, die bei einem Neutronenstern der Gravitation entgegenwirkt, ihn also vor weiterem Kollabieren schützt. Daraus läßt sich die Größe eines Neutronensterns abschätzen: Ein Neutronenstern mit 1,4 Sonnenmassen hat einen Durchmesser von nur 11 Kilometern!
Aus den Modellen geht hervor, daß das Innere von Neutronensternen supraleitend ist. Hält man sich weiterhin vor Augen, daß der Drehimpuls eines kollabierenden Sterns erhalten bleibt, der wesentlich kleinere entstehende Neutronenstern also unglaublich schnell rotieren muß, bauen Neutronensterne also extrem starke Magnetfelder auf - diese werden als Erklärungsgrundlage für das Phänomen der Pulsare herangezogen.
Eine weitere Gemeinsamkeit von Weißen Zwergen und Neutronensternen ist die Tatsache, daß das "Neutronengas" mit steigendem Druck exponentiell komprimiert wird - genau wie bei den Weißen Zwergen nimmt also der Radius eines Neutronensterns mit steigender Masse ab; es gibt also auch für Neutronensterne eine Grenzmasse, oberhalb derer kein Neutronenstern existieren kann, weil die Gravitation den Gegendruck überwindet. Wie groß diese Grenzmasse ist, kann heute nicht berechnet werden - Schätzungen liegen zwischen 2 und 4 Sonnenmassen. Für alle Sternleichen, die noch schwerer sind, gibt es nur eine Möglichkeit: Sie werden zu schwarzen Löchern.
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