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Astrophysik : Magnetisches Ende eines Sternenlebens

Nur zehn Magnetare kennen die Astronomen. Damit zählen diese Objekte mit Magnetfeldern, die zehn Billionen Mal stärker sind als das Erdmagnetfeld, zu den seltensten Exoten im Universum. Erst allmählich enträtseln Wissenschaftler ihre Entstehungsgeschichte.
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Gäbe es auf halber Strecke zwischen Mond und Erde ein Magnetfeld von vergleichbarer Stärke, könnten wir alle unsere Kreditkarten fortwerfen. Mit diesem Vergleich machen der Astronom Bryan Gaensler vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und seine Kollegen deutlich, welche Feldstärken um einen Magnetar herrschen – einem extrem magnetischen Objekt. "Seit der Entdeckung des ersten Magnetars im Jahre 1998 ist es ein Rätsel, wo diese Objekte herkommen", sagt Gaensler. "Nun glauben wir, endlich die Lösung zu haben."

Schon früh vermuteten Wissenschaftler, dass es sich bei den Magnetaren um eine besondere Form von Pulsaren handeln könnte. Diese entstehen, wenn ein besonders massereicher Stern in einer Supernova explodiert. Was dabei übrig bleibt, kollabiert unter der eigenen Schwerkraft zu einem Klumpen mit mehreren Kilometern Durchmesser, in dem Elektronen und Protonen zu Neutronen verschmelzen, weshalb man auch von Neutronensternen spricht. Während er um seine eigene Achse rotiert, sendet der Pulsar gebündelte Radiowellen ins All aus, ähnlich dem Lichtkegel eines Leuchtturms. Etwa 1500 Pulsare sind bislang bekannt, keine seltene Erscheinung also. Und womöglich der gewöhnliche Bruder der Magnetare.

Doch eine Reihe von Unterschieden stellt die Hypothese in Frage. So strahlen Magnetare die viel energiereicheren Röntgen- oder Gammastrahlen ab. Mit 500 bis 1000 Umdrehungen pro Sekunde rotieren sie auch schneller. Um derartig viel Energie zur Verfügung zu haben, müssten sie aus so massereichen Sternen hervorgehen, dass sich eigentlich kein Neutronenstern bilden sollte, sondern vielmehr ein Schwarzes Loch. Passen da Theorie und Realität noch zusammen?

Um diese Frage zu klären, untersuchte die Gruppe um Gaensler den Magnetar 1E 1048.1-5937 im Sternbild Carina (Schiffskiel) mit den Radioteleskopen der Australia Telescope National Facility und dem Parkes Telescope in Australien. In 9000 Lichtjahren Entfernung sollten die interstellaren Wasserstoffgase verraten, was dort bei der Geburt des Magnetars abgelaufen sein könnte.

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Magnetar mit Blase | Eine rot dargestellte Wolke aus Wasserstoffgas umgibt den blau gekennzeichneten Magnetar. Um ihn herum haben Sternenwinde eine Blase geschaffen.
Die Daten verrieten den Astronomen tatsächlich ein aufschlussreiches Detail: Um den Magnetar herum gibt es eine Blase im Wasserstoffgas, die etwa 75 bis 110 Lichtjahre misst – als hätte ein Hauch das Gas davongeblasen. "Den Anzeichen nach hatte der Sternenwind des Ursprungsterns die Blase gebildet", erläutert Team-Mitglied Naomi McClure-Griffiths.

Schon während ihres Lebensabschnitts als leuchtende Objekte pusten Sterne ständig ungeheure Mengen an Teilchen in den Raum. Dieser Sonnen- oder Sternenwind hatte kurz vor der Explosion des Ursprungssterns des Magnetars offenbar dramatisch zugenommen. Dadurch speckte der Stern von ehemals gut dreißig bis vierzig Sonnenmassen rapide ab, bis seine Masse unter der kritischen Grenze für ein Schwarzes Loch lag. Die Supernova ließ dann einen Neutronenstern zurück, dessen rasante Rotation einen Dynamo im Inneren antreibt und so das charakteristische Magnetfeld generiert.

Die Beobachtungen am südlichen Sternenhimmel ergänzen somit unser Wissen darüber, was mit ausgebrannten Sternen passieren kann. Auch wenn es sich um ein ziemlich seltenes Ende handeln dürfte. "Unseren Schätzungen zufolge ist die Wahrscheinlichkeit nur etwa ein Zehntel einer normalen Pulsargeburt", sagt Gaensler. "Es könnte sogar sein, dass wir schon fast alle existierenden Magnetare kennen."

Aber selbst wenn wir wirklich schon von "fast" allen Magnetaren wissen sollten – das Universum hat mit Sicherheit noch ein paar weitere rätselhafte Objekte auf Lager.

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