(Paris) Laut einer Studie spanischer Astronomen ist der Neutronenstern J0205 mit 2,3 Millionen Grad bei einer Existenz von nur 841 Jahren zu kalt, um mit einer Vielzahl von Modellen zur Erklärung der Abkühlung dieser einzigartigen Objekte des kosmischen Bestiariums übereinzustimmen.
Ein Neutronenstern ist das Relikt der Explosion eines massereichen Sterns am Ende seines Lebens. Überschreitet dieses Relikt eine bestimmte Masse, verwandelt es sich in ein Schwarzes Loch. Darunter wird er zu einem Neutronenstern, wie PSR J0205 6449, sein vollständiger Name.
Ein phänomenal dichtes Objekt mit dem Äquivalent von 1,4 Sonnen, komprimiert zu einer Kugel mit einem Durchmesser von 20 bis 30 km. Und eine Rotation von fünfzehn Umdrehungen pro Sekunde erzeugt ein starkes Magnetfeld, begleitet von der Emission von Röntgenstrahlen.
Dieser kosmische Kreisel enthält „einzigartige Informationen über die Eigenschaften und das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen von Dichte und Magnetfeldern“, erinnert sich die am Donnerstag in Nature Astronomy veröffentlichte Studie.
Bedingungen, die im Labor nicht reproduziert werden können und für die Physiker Modelle aufgestellt haben, sogenannte Zustandsgleichungen. Sie ermöglichen es, die Prozesse zu beschreiben, die im Herzen dieser Sterne ablaufen, in Zuständen, in denen die Atomkerne zerfallen und sich ihre Bestandteile auf seltsame Weise verhalten.
Durch die Durchsicht des Katalogs der beiden Weltraumteleskope XMM-Newton und Chandra, die sich der Entdeckung von Neutronensternen widmen, identifizierte das Team spanischer Astronomen drei, die sich von den anderen abheben.
„Auf dem Papier ist ihre Temperatur sehr hoch, aber für ihr junges Alter ungewöhnlich kalt“, fasst Dr. Alessio Marino, Co-Autor der Studie und Mitglied des Barcelona Institute of Space Sciences, für AFP zusammen. Und das nicht nur wenig, denn sie ist mindestens halb so hoch wie die von gleichaltrigen Neutronensternen.
Typischerweise wird der Stern „bei einer Temperatur von etwa 500 Milliarden Grad geboren und sinkt bereits nach wenigen Minuten unter 10 Milliarden Grad“, erklärt Micaela Oertel, Forschungsdirektorin des CNRS am Observatorium Straßburg und Spezialistin für diese kompakten Objekte. Mit zunehmendem Alter nimmt diese Temperatur dann nach einer Million Jahren stark ab.
In diesem Fall berechneten Astronomen altersabhängige Abkühlungskurven, die einen Vergleich mit Neutronensternen ermöglichten. Sie bestimmten dieses Alter, indem sie die Restwolke der ursprünglichen Explosion beobachteten, bei der die Sterne entstanden.
Die anderen beiden sind 7700 Jahre alt und zwischen 2500 und 5000 Jahre alt, mit Temperaturen von 1,9 bzw. 4,6 Millionen Grad. Mindestens doppelt so klein wie die heutiger Neutronensterne.
Laut Micaela Oertel, die nicht an der Studie beteiligt war, „ist die Abkühlung des Sterns jedoch etwas, das sehr empfindlich von seiner inneren Zusammensetzung abhängt“ und insbesondere von seinem Anteil an Neutronen im Vergleich zu Protonen.
Der Forscher begrüßt daher eine „äußerst interessante“ Arbeit, da sie die Anzahl der Modelle einschränkt, die auf Sterne einer bestimmten Masse anwendbar sind.
In diesem Fall kommt die Studie zu dem Schluss, dass diese Modelle für die betrachteten Neutronensterne einen schnellen Abkühlungsmechanismus beinhalten müssen, der mit der Zusammensetzung des Sterns zusammenhängt.
Das Interesse dieser Arbeit gilt der Grundlagenphysik, um insbesondere zum Verständnis der starken Wechselwirkung beizutragen, einer der fundamentalen Kräfte, die die Materie im unendlich Kleinen beherrschen. Aber auch die Astrophysik, also das Unendlich Große.
Denn, wie Frau Oertel erklärt, „wissen wir jetzt, dass die Fusion von Neutronensternen die Hauptquelle schwerer Elemente auf der Erde ist“, wie zum Beispiel Gold oder Platin.
