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Sternentod: Abschiedsgruß eines sterbenden Sterns

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Seit einigen Jahren halten rätselhafte Radioblitze die Wissenschaft in Atem. Diese Blitze leuchten nur für einen kurzen Moment am Himmel auf und wiederholen sich nicht. Die Blitze entstanden tief in der Frühzeit des Universums und sind extrem hell. Bislang blieb allerdings unverstanden, welche kosmischen Ereignisse eine so starke Radiostrahlung in so kurzer Zeit erzeugen können. Die Astrophysiker Heino Falcke von der Radboud Universität Nijmegen und Luciano Rezzolla vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Potsdam schlagen nun eine Lösung für das Rätsel vor. Nach ihrer Theorie funken supraschwere rotierende Neutronensterne die Radioblitze als ihren letzten Abschiedsgruß, bevor sie zu Schwarzen Löchern kollabieren.

Ballerina-Stern hält Zusammenbruch stand
Neutronensterne sind die extrem dichten Überreste von Sternen nach einer Supernova-Explosion. Sie haben die Größe einer kleinen Stadt, sind aber rund zweimal so massereich wie unsere Sonne. Allerdings kann ein solcher Stern nicht beliebig schwer sein. Wenn Neutronensterne mit mehr als zwei Sonnenmassen entstehen, sollten sie eigentlich unter ihrem eigenen Gewicht unmittelbar zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzen – so die gängige Theorie.

Falcke und Rezolla schlagen nun vor, dass einige Sterne ihren endgültigen Tod durch schnelle Eigendrehung hinauszögern können. Wie eine Ballerina in einer Pirouette können sich diese übergewichtigen Neutronensterne durch Zentrifugalkräfte gegen den Zusammenbruch stabilisieren. So könnten sie noch einige Millionen Jahren in einem "halbtoten" Zustand verbringen. Allerdings schindet der Stern so nur Zeit und kann sein unvermeidliches Schicksal eines endgültigen Kollapses nur hinauszögern.

Neutronensterne haben nämlich extrem starke Magnetfelder, die ihre kosmische Umgebung wie gewaltige Rotorblätter durchsetzen. Dieser magnetische Propeller bläst die noch übriggebliebene Materie des ursprünglich explodierten Stern fort und führt zu einer Abbremsung des noch verbliebenen Neutronensterns. Während der halbtote Stern altert und langsamer wird, schrumpft er daher unter dem zunehmenden Einfluss seines Gewichts. Schließlich kann er seiner eigenen Schwerkraft nicht länger standhalten und bricht plötzlich unter Abstrahlung eines starken Radioblitzes zu einem Schwarzen Loch zusammen.

Schwarzes Loch schluckt Feuerwerk
Normalerweise erwarten Astrophysiker allerdings, dass ein wahres Feuerwerk von Röntgen- und Gammastrahlung den Gravitationskollaps begleitet, doch die neu entdeckten Radioblitze weisen diese charakteristische Strahlung nicht auf. Falcke und Rezzolla begründen dies damit, dass der Neutronensternpropeller seine Umgebung bereits von strahlender Restmaterie gesäubert hat und dass die verbleibende Sternoberfläche schnell vom entstehenden Ereignishorizont des Schwarzen Lochs eingehüllt wird, der jede Strahlung verschluckt.

"Einsteins Relativitätstheorie erlaubt keine Magnetfelder, die durch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs gehen. Also muss der Neutronenstern diese kurz vor seinem Tod loswerden", erklärt Heino Falcke und ergänzt: "Wenn das schwarze Loch entsteht, werden die Magnetfeldlinien vom Stern abgeschnitten und reißen wie gespannte Gummibänder. Wir zeigen, dass dieser Prozess tatsächlich die beobachteten gewaltigen Radioblitze erzeugen könnte. Alle anderen normalerweise erwarteten Signale wie Gamma- und Röntgenstrahlen verschwinden einfach hinter dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs."

Inspiriert von der extrem kurzen und nicht wiederholenden – also blitzähnlichen – Natur der Signale tauften Falcke und Rezzolla diese Objekte "Blitzare". Sie wollen sie damit von Pulsaren unterscheiden, hinter denen auch rotierende Neutronensterne stecken, die aber wie kosmische Leuchttürme regelmäßig aufleuchten und schließlich langsam verlöschen.

Luciano Rezzolla fügt hinzu: "Diese schnellen Radioblitze könnten der erste sichtbare Beweis der Geburt Schwarzer Löcher sein, deren Entstehung durch einen intensiven Ausbruch reiner Radiostrahlung begleitet wird. Ein Blitzar ist gleichzeitig der Abschiedsgruß eines sterbenden Neutronensterns und das erste Lebenszeichen eines neugeborenen Schwarzen Lochs."

Die neue von Falcke und Rezzolla vorgeschlagene Theorie bietet die erste belastbare Interpretation der zuvor rätselhaften Radioblitze. Sie haben ihre Arbeit bei der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics eingereicht und auf dem Preprint-Server arxiv.org veröffentlicht.

Um ihre Theorie genauer zu testen, sind weitere Beobachtungen der bislang schwer fassbaren Radioblitze erforderlich. Falcke und andere Kollegen planen, Teleskope wie das neue LOFAR-Radioteleskop einzusetzen, um zukünftig weitere dieser sterbenden Sterne aufzuspüren. Damit könnten die Astronomen diese schneller und genauer lokalisieren und so diesen neuen Entstehungsweg Schwarzer Löcher in den Tiefen des Universums mit scharfem Radioblick erspähen.

AEI / Red.

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