{"id":19543,"date":"2017-12-04T06:00:08","date_gmt":"2017-12-04T05:00:08","guid":{"rendered":"http:\/\/www.h-its.org\/?p=19543"},"modified":"2019-03-22T10:03:02","modified_gmt":"2019-03-22T09:03:02","slug":"neutronensterne","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2017\/12\/04\/neutronensterne\/","title":{"rendered":"Neutronensterne am Rande des Kollapses"},"content":{"rendered":"\n
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Die obere und untere Bilderreihe zeigen jeweils eine Simulation einer Neutronenstern-Verschmelzung. In der oberen Simulation kollabiert der nach der Neutronenstern-Verschmelzung entstandene Stern direkt zum Schwarzen Loch, w\u00e4hrend die Simulation unten zu einem zumindest vor\u00fcbergehend stabilen Stern f\u00fchrt. (Bild: Andreas Bauswein, HITS)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Neutronensterne sind die dichtesten Objekte im Universum. Ihre genauen Eigenschaften sind jedoch nicht bekannt. Mit Simulationen auf Basis aktueller Beobachtungen ist es einem Wissenschaftlerteam um den HITS-Forscher Dr. Andreas Bauswein nun gelungen, die Gr\u00f6\u00dfe dieser Sterne genauer einzugrenzen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wenn ein sehr massenreicher Stern stirbt, zieht sich dessen Kern zusammen. In einer gewaltigen Supernova-Explosion werden dabei die \u00e4u\u00dferen Sternh\u00fcllen abgesto\u00dfen, zur\u00fcck bleibt ein ultra-kompakter Neutronenstern. Die LIGO- und Virgo-Observatorien konnten k\u00fcrzlich zum ersten Mal eine Verschmelzung zweier Neutronensterne beobachten und die Masse der verschmelzenden Sterne messen. Zusammen hatten die Neutronensterne eine Masse von 2,74 Sonnen. Anhand dieser Beobachtungsdaten konnte ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Deutschland, Griechenland und Japan unter der Federf\u00fchrung von HITS-Astrophysiker Dr. Andreas Bauswein<\/a> nun mit Hilfe von Computer-Simulationen die Gr\u00f6\u00dfe von Neutronensternen eingrenzen. Die Berechnungen legen nahe, dass der Neutronensternradius mindestens 10,7 km sein m\u00fcsse. Die Ergebnisse des internationalen Forschungsteams wurden jetzt im Fachjournal \u201eAstrophysical Journal Letters\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n

Der Kollaps als Indiz<\/h2>\n\n\n\n

Bei Neutronenstern-Kollisionen umkreisen sich erst zwei Neutronensterne, um schlie\u00dflich zu verschmelzen und schlagartig einen neuen Stern mit ungef\u00e4hr der doppelten Masse zu bilden. Bei diesem kosmischen Ereignis werden Gravitationswellen – Schwingungen der Raumzeit – ausgesandt, deren St\u00e4rke mit den Massen der Sterne zusammenh\u00e4ngt. Dies \u00e4hnelt einem ins Wasser geworfenen Stein, der Oberfl\u00e4chenwellen erzeugt. Je schwerer der Stein, umso h\u00f6here Wellen entstehen.<\/p>\n\n\n\n

Die Wissenschaftler simulierten f\u00fcr die k\u00fcrzlich gemessenen Massen verschiedene Verschmelzungsszenarien, um die Gr\u00f6\u00dfe der Neutronensterne zu berechnen. Dazu verwendeten sie verschiedene Modelle von Neutronensternmaterie, sogenannte Zustandsgleichungen, die den genauen Aufbau von Neutronensternen zu erkl\u00e4ren versuchen. Im Anschluss \u00fcberpr\u00fcfte das Wissenschaftlerteam, ob die berechneten Szenarien mit den Beobachtungen \u00fcbereinstimmen. Die Schlussfolgerung: Alle Modelle, die zu einem Kollaps der verschmolzenen Neutronensterne f\u00fchren, k\u00f6nnen ausgeschlossen werden. Denn ein Kollaps f\u00fchrt zur Bildung eines Schwarzen Lochs, was wiederum bedeutet, dass bei der Verschmelzung relativ wenig Licht ausgesendet wird. Verschiedene Teleskope haben jedoch am Ort der Sternenkollision ein helles Lichtsignal beobachtet, was eindeutig gegen einen Kollaps spricht.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse schlie\u00dfen damit eine Reihe zuvor aufgestellter Modelle von Neutronensternmaterie aus, und zwar alle Modelle, die einen Neutronensternradius kleiner als 10,7 Kilometer vorhersagen. Der innere Aufbau von Neutronensternen ist nach wie vor nicht genau bekannt. Die Radien sowie die Zusammensetzung im Inneren von Neutronensternen sind nicht nur f\u00fcr Astrophysiker, sondern auch f\u00fcr Kern- und Teilchenphysiker von besonderem Interesse. Denn der innere Aufbau der Sterne spiegelt die Eigenschaften hochdichter Kernmaterie wieder, wie sie sich in jedem Atomkern der uns bekannten Materie befindet.<\/p>\n\n\n\n

Neutronensterne verraten, was die Welt im Inneren zusammenh\u00e4lt<\/h2>\n\n\n\n

Neutronensterne haben zwar eine etwas gr\u00f6\u00dfere Masse als unsere Sonne, ihr Radius betr\u00e4gt aber lediglich wenige Kilometer. Damit vereinigen die Sterne eine gro\u00dfe Masse auf kleinstem Raum, was zu extremen Bedingungen im Innersten der Sterne f\u00fchrt. Diesen Bedingungen im Inneren sp\u00fcren Forscher schon seit l\u00e4ngerem nach und wollen insbesondere den Radius der Sterne besser eingrenzen, da dieser von den unbekannten Eigenschaften hochdichter Materie abh\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n

Diese aktuelle Messung sowie die neuen Berechnungen helfen Theoretikern, die Eigenschaften von hochdichter Materie in unserem Universum besser zu verstehen. Die jetzt ver\u00f6ffentlichte Studie stellt einen erheblichen wissenschaftlichen Fortschritt dar, da sich damit ein Teil der theoretischen Modelle ausschlie\u00dfen lie\u00df. Es gibt jedoch noch eine Mehrzahl von anderen Modellen mit Neutronensternradien von mehr als 10,7 km. Die Wissenschaftler konnten mit ihrer Arbeit jedoch auch zeigen, dass jede weitere Beobachtung einer Neutronensternverschmelzung die Messung weiter verbessert. Die LIGO- und Virgo-Observatorien haben gerade erst mit ihren Messungen begonnen, zudem wird die Empfindlichkeit der Messinstrumente in den n\u00e4chsten Jahren weiter steigen und noch bessere Beobachtungsdaten liefern. \u201eWir gehen davon aus, dass schon bald weitere Neutronenstern-Kollisionen beobachtet werden und die Beobachtungsdaten dieser Ereignisse mehr \u00fcber den inneren Aufbau der uns bekannten Materie verraten\u201c, res\u00fcmiert HITS Wissenschaftler Andreas Bauswein.<\/p>\n\n\n\n

Publikation:<\/strong> Andreas Bauswein, Oliver Just, Hans-Thomas Janka, Nikolaos Stergioulas. Neutron-star radius constraints from GW170817 and future detections. <\/em>
https:\/\/arxiv.org\/abs\/1710.06843<\/a> (2017). Astrophysical Journal Letters. DOI: https:\/\/doi.org\/10.3847\/2041-8213\/aa9994<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n

Simulations-Videos:<\/h2>\n\n\n\n

Der nach der Neutronenstern-Verschmelzung entstandene Stern kollabiert direkt zum Schwarzen Loch<\/a>.
Die Simulation f\u00fchrt zu einem zumindest vor\u00fcbergehend stabilen Stern<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftlicher Kontakt:<\/strong>
Dr. Andreas Bauswein
Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)
Telefon: +49-6221-533 284
andreas.bauswein@h-its.org
www.h-its.org<\/p>\n\n\n\n

Pressekontakt:<\/strong>
Dr. Peter Saueressig
Public Relations
Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)
Telefon: +49-6221-533245
Peter.saueressig@h-its.org
www.h-its.org
Twitter: @HITStudies<\/p>\n\n\n\n

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