Ein Neutronenstern ist der extrem kompakte Rest eines massereichen Sterns, der am Ende seines Lebens in sich zusammengestürzt ist. Stell dir vor, du packst mehr Masse als die unserer Sonne in eine Kugel, die kaum größer ist als eine Großstadt. Genau das ist ein Neutronenstern: Sein Durchmesser liegt bei nur rund 20 bis 25 Kilometern, und trotzdem gehört er zu den dichtesten Objekten, die wir im Universum direkt beobachten können.
Wie entsteht ein Neutronenstern?
Sterne leuchten, weil in ihrem Inneren Kernfusion abläuft. Hat ein Stern mit ungefähr acht- bis zwanzigfacher Sonnenmasse seinen Brennstoff aufgebraucht, fehlt der Druck, der ihn bisher gegen die eigene Schwerkraft gestützt hat. Der Kern bricht dann innerhalb von Sekundenbruchteilen zusammen, während die äußeren Schichten in einer gewaltigen Supernova ins All geschleudert werden.
Beim Kollaps wird der Kern so stark zusammengedrückt, dass Protonen und Elektronen zu Neutronen verschmelzen. Daher kommt auch der Name. Die Neutronen wehren sich gegen eine weitere Verdichtung und halten den Stern stabil. Ist der übrig gebliebene Kern allerdings zu schwer, reicht selbst dieser Widerstand nicht aus. Dann entsteht stattdessen ein Schwarzes Loch.
Wie dicht ist ein Neutronenstern?
Die Zahlen sind kaum vorstellbar. Ein Stück Neutronensternmaterie von der Größe eines Zuckerwürfels würde auf der Erde rund eine Milliarde Tonnen wiegen, etwa so viel wie ein ganzer Berg. Man kann sich einen Neutronenstern deshalb vereinfacht wie einen riesigen Atomkern vorstellen. Auch die Schwerkraft an seiner Oberfläche ist enorm, sie ist rund hundert Milliarden Mal stärker als auf der Erde.
Pulsare: die Leuchttürme des Alls
Weil der Kern beim Kollaps stark schrumpft, dreht er sich anschließend rasend schnell, ähnlich wie eine Eiskunstläuferin, die bei einer Pirouette die Arme anzieht. Gleichzeitig wird sein Magnetfeld um ein Vielfaches verstärkt. Entlang der Magnetpole sendet der Neutronenstern gebündelte Strahlung aus. Streift dieser Strahl bei jeder Umdrehung die Erde, empfangen wir regelmäßige Pulse wie von einem kosmischen Leuchtturm. Solche Objekte heißen Pulsare.
Den ersten Pulsar entdeckte die Doktorandin Jocelyn Bell (heute Bell Burnell) im Jahr 1967. Die Signale kamen so gleichmäßig, dass das Team zunächst sogar scherzhaft an Botschaften von „kleinen grünen Männchen“ dachte. Heute kennt man Tausende Pulsare. Die schnellsten drehen sich mehrere hundert Mal pro Sekunde um ihre eigene Achse, und ihr Takt ist teils so genau wie eine Atomuhr. Ein bekanntes Beispiel sitzt im Krebsnebel, dem Überrest einer Supernova, die chinesische Astronomen im Jahr 1054 beobachtet haben.
Magnetare: die stärksten Magnete im Universum
Eine besondere Sorte Neutronensterne sind Magnetare. Schon ein gewöhnlicher Neutronenstern besitzt ein Magnetfeld, das Billionen Mal stärker ist als das der Erde. Bei Magnetaren ist es noch einmal rund tausendfach stärker. Sie machen sich vor allem durch heftige Ausbrüche von Röntgen- und Gammastrahlung bemerkbar.
Neutronensterne sind für die Forschung echte Naturlabore: Mit ihnen lassen sich Materie unter extremen Bedingungen und sogar Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie testen. Das wäre auf der Erde in keinem Labor möglich.