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Der schwerste bekannte Neutronenstern hat die 2,35-fache Masse der Sonne

Ein sich schnell drehender Neutronenstern südlich des Sternbilds Löwe ist neuen Beobachtungen zufolge der massereichste seiner Art, der bisher gesehen wurde.

Der rekordverdächtige kollabierte Stern mit dem Namen PSR J0952-0607 wiegt etwa 2,35-mal so viel wie die Sonne, berichten Forscher am 11. Juli auf arXiv.org. „Das ist der schwerste gut vermessene Neutronenstern, der bisher gefunden wurde“, sagt der Co-Autor der Studie, Roger Romani, Astrophysiker an der Stanford University.

Der bisherige Rekordhalter war ein Neutronenstern im nördlichen Sternbild Camelopardalis namens PSR J0740+6620, der etwa 2,08-mal so massiv wie die Sonne war. Wenn ein Neutronenstern zu massiv wird, kollabiert er unter seinem eigenen Gewicht und wird zu einem Schwarzen Loch. Diese Messungen von kräftigen Neutronensternen sind von Interesse, weil niemand die genaue Massengrenze zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern kennt.

Diese Trennlinie treibt die Suche nach den massereichsten Neutronensternen voran und bestimmt, wie massereich sie sein können, sagt Romani. „Es definiert die Grenze zwischen den sichtbaren Dingen im Universum und den Dingen, die in einem Schwarzen Loch für immer vor uns verborgen sind“, sagt er. „Ein Neutronenstern, der kurz davor steht, ein Schwarzes Loch zu werden – gerade schwer genug, um zu kollabieren –, hat in seinem Zentrum das dichteste Material, auf das wir im gesamten sichtbaren Universum zugreifen können.“

PSR J0952-0607 befindet sich im Sternbild Sextans, südlich des Löwen. Es befindet sich 20.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, weit über der Ebene der Galaxie im Halo der Milchstraße. Der Neutronenstern sendet jedes Mal, wenn er sich dreht, einen Puls von Radiowellen auf uns zu, daher klassifizieren Astronomen das Objekt auch als Pulsar. Dieser Pulsar, der erstmals 2017 gemeldet wurde, dreht sich alle 1,41 Millisekunden, schneller als alle anderen Pulsare bis auf einen.

Aus diesem Grund entschieden sich Romani und seine Kollegen, ihn zu untersuchen – die schnelle Drehung ließ sie vermuten, dass der Pulsar ungewöhnlich schwer sein könnte. Das liegt daran, dass ein anderer Stern den Pulsar umkreist, und so wie Wasser, das über ein Wasserrad fließt, ihn in Drehung versetzt, könnte das von diesem Begleiter auf den Pulsar fallende Gas seine Rotation beschleunigen und gleichzeitig seine Masse erhöhen.

Romani und seine Kollegen beobachteten den Begleiter und stellten fest, dass er schnell um den Pulsar herumpeitscht – mit etwa 380 Kilometern pro Sekunde. Unter Verwendung der Geschwindigkeit des Begleiters und seiner Umlaufzeit von etwa sechseinhalb Stunden berechnete das Team die Masse des Pulsars auf mehr als die doppelte Masse der Sonne. Das ist viel schwerer als der typische Neutronenstern, der nur etwa 1,4-mal so massereich ist wie die Sonne.

„Es ist eine großartige Studie“, sagt Emmanuel Fonseca, ein Radioastronom an der West Virginia University in Morgantown, der die Masse des vorherigen Rekordhalters gemessen hat, aber nicht an der neuen Arbeit beteiligt war. „Es hilft Kernphysikern, die Natur der Materie tatsächlich auf diese extremen Umgebungen einzuschränken.“

RW Romani et al. PSR J0952-0607: Der schnellste und schwerste bekannte galaktische Neutronenstern. arXiv:2207.05124. Eingereicht am 11. Juli 2022.

E. Fonseca et al. Verfeinerte Massen- und Geometriemessungen des massereichen PSR J0740+6620. Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe. Vol. 915, 1. Juli 2021, p. L12. doi:10.3847/2041-8213/ac03b8.

CG Bassa et al. LOFAR-Entdeckung des am schnellsten rotierenden Millisekundenpulsars im galaktischen Feld. Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe. Vol. 846, 10.09.2017, p. L20. doi:10.3847/2041-8213/aa8400.

Autoren: Ken Croswell von Sciencenews

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