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70 Jahre altes Rätsel gelöst: Der Ursprung der Magnetare

Die Magnetfelder von manchen Neutronensternen sind milliardenfach stärker als die stärksten irdischen Magnete. Nun glauben Forscher, das Geheimnis dieser Magnetare gelüftet zu haben.
Entstehung des Magnetsterns Tau Scorpii (Simulation)Laden...

Eine deutsch-britische Forschungsgruppe hat möglicherweise die Frage beantwortet, wie Magnetare entstehen. Bei den Himmelsobjekten handelt es sich um Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern. Sie erreichen Feldstärken von bis zu 100 Milliarden Tesla – 1000-fach mehr als gewöhnliche Neutronensterne und zwei Milliarden Mal so viel wie die stärksten von Menschen hergestellten Magnete.

Die Rekordfelder könnten ein Relikt des Zusammenstoßes zweier massereicher Sterne sein, berichtet nun ein Team um Fabian Schneider von der Universität Heidelberg. Wenn solche Sterne verschmelzen, fließt elektrisch geladene Materie mit hoher Geschwindigkeit auf turbulenten Bahnen durchs All. Die rasanten Ladungsflüsse – und damit die starken Magnetfelder, die sie abstrahlen – bleiben teilweise erhalten, wenn die beiden Plasmakugeln zu einem Riesenstern verschmelzen und dieser irgendwann zu einem Neutronenstern kollabiert, so die Forscher.

© Schneider/Ohlmann/Röpke
Entstehung eines Magnetsterns
Die Simulation zeigt die Entstehung eines Magnetsterns, wie zum Beispiel Tau Scorpii. Auf der Abbildung ist ein Schnitt durch die Bahnebene zu sehen. Die Färbung zeigt die Stärke des Magnetfelds, die Schraffierung stellt die Feldlinie dar.

Die Theorie gibt es schon länger. Wegen der komplexen Dynamiken beim Zusammenstoß von Sternen waren Computer jedoch bisher nicht in der Lage, die Vorgänge im Detail zu simulieren. Der deutsch-britischen Gruppe gelang dies nun mit Hilfe eines Rechenclusters am Heidelberger Institut für Theoretische Studien, wie die Forscher in »Nature« berichten.

Mit der Simulation wollten die Physiker in erster Linie die besonderen Eigenschaften des Sterns Tau Scorpii erklären. Er ist vermutlich aus der Verschmelzung zweier großer Sterne hervorgegangen und weist ein ungewöhnlich starkes Magnetfeld auf. In der Simulation der Wissenschaftler umfließt die Materie des einen Sterns den Kern des Kollisionspartners und sammelt sich in einer Akkretionsscheibe an. Darin lassen heftige Turbulenzen sehr starke Magnetfelder entstehen.

In den Simulationen entwickelt sich der neu geformte Riesenstern im Verlauf von einigen Millionen Jahren zu einem Objekt mit den Eigenschaften von Tau Scorpii. Wenn der Stern in ferner Zukunft in einer Supernova explodiere, bleibe vermutlich ein Magnetar zurück, so die Forscher. Unklar ist, ob dies der einzige Entstehungsmechanismus der extremen Objekte ist: So könnten auch beim Zusammenstoß von Weißen Zwergen, gewöhnlichen Neutronensternen und unterschiedlich schweren Sternpaaren entsprechend starke Felder entstehen.

42/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 42/2019

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