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ASTRONOMIE: Neutronenwirbel in Pulsaren

Pulsare sind rotierende Neutronensterne mit 10 bis 20 Kilometer Durchmesser, die Synchrotronstrahlung aussenden. Sie entstehen, wenn ein massereicher Stern als Supernova explodiert und sein Kern dabei zu einem extrem dichten Objekt kollabiert. In der Regel rotieren Pulsare schnell und äußerst regelmäßig. Manchmal jedoch beschleunigen sie ihre Drehbewegung kurz und bremsen dann langsam wieder ab. Diese so genannten Glitches sind eigentlich wegen der Energie- und Impulserhaltung unmöglich: Ein rotierendes Objekt sollte ohne Fremdeinwirkung nur langsamer, aber nicht schneller werden.

Astronomen um Wynn Ho von der University of Southampton können die Beobachtung nun erklären. Sie postulieren, dass nicht nur in der inneren Kruste, wie bisher angenommen, sondern auch im Kern eines Neutronensterns suprafluide, also widerstandsfrei fließende Neutronen existieren. Dort bilden sich stabile Wirbel, die Rotationsenergie speichern. Verlangsamt der Neutronenstern seine Drehung, so rotiert der suprafluide Bereich zeitweise schneller als die äußere Schale. Ab einem bestimmten Geschwindigkeitsunterschied lösen sich die Wirbel auf und geben Energie ab, was die Rotation der Kruste beschleunigt. Laut den Forschern stimmen die Vorhersagen dieses Modells gut mit den verfügbaren astronomischen Messungen überein.

Daraus leiten die Wissenschaftler zudem einen Zusammenhang zwischen Temperatur, Masse, Radius und Rotationsgeschwindigkeit von Pulsaren ab, anhand dessen sich die Masse solcher Objekte bestimmen lässt. Anders als bei bisherigen Methoden funktioniert das sogar bei Neutronensternen, die sich ohne Partner durchs All bewegen.

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