Magnetar

Ein Magnetar ist ein Neutronenstern dessen Magnetfeld das 1.000fache des bei Neutronensternen üblichen aufweist. Man schätzt dass etwa 10% aller zu dieser Sternklasse zählen. Die Theorie der Magnetare wurde Robert Duncan und Christopher Thompson entwickelt.

Inhaltsverzeichnis

1 Entstehung 2 Strahlungsausbrüche 3 Literatur 4 Weblinks

Entstehung

Neutronensterne entstehen beim Kollaps von Sternen bestimmten Gewichtsklasse im Rahmen einer Supernova . Sie haben einen typischen Durchmesser von etwa 20 km und ein extrem starkes der Größenordnung 10 ¹² Gauß (10 ⁸ Tesla). Diese Feldstärke ergibt sich als Folge der Gesetze Elektrodynamik wonach das Produkt aus Sternquerschnitt und beim Kollaps des Vorläufersterns konstant bleibt.

Aufgrund des Pirouetteneffektes rotieren Neutronensterne unmittelbar dem Kollaps mit Rotationsperioden im Millisekundenbereich . Ein Magnetar entsteht nun dann wenn Rotationsperiode unter 10 ms liegt und der ein relativ starkes Magnetfeld besaß. Andersfalls entsteht gewöhnlicher Neutronenstern bzw. Pulsar . Die Ursache sind Konvektionszonen in der ultradichten Neutronenmaterie die unmittelbar dem Kollaps mit Rotationsperioden von 10 ms Rotiert der Gesamtstern schneller so setzt ein ein der die enorme kinetische Energie der Konvektionswirbel innerhalb von etwa 10 in Magnetfeldenergie umwandelt.

Dabei entsteht ein Magnetfeld dass mit ¹⁵ Gauß tausend mal stärker ist als eines gewöhnlichen Neutronensterns. Die Massendichte die einem Magnetfeld über seine Energiedichte in Kombination mit Äquivalenz von Masse und Energie gemäß E=mc ² zugeordnet werden kann liegt im Bereich Dutzend kg/mm ³ . Ein solches Magnetfeld ist so stark es die Struktur des Quantenvakuums verändert so der materiefreie Raum doppeltbrechend wird.

Ist die Achse des Magnetfeldes gegen Rotationsachse geneigt so wird eine periodische Radiowelle mit einer typischen Leistung im Bereich des 10 ⁸ fachen der gesamten Strahlungsleitung der Sonne abgestrahlt. Die dazu erforderliche Energie wird Rotationsenergie entnommen die dadurch innerhalb von 10.000 weitgehend aufgezehrt wird. Die Rotationsperiode beträgt dann Sekunden. Gewöhnliche Pulsare werden erheblich weniger gebremst rotieren daher deutlich schneller.

Strahlungsausbrüche

Man kennt rund ein Dutzend Röntgenquellen unserer Milchstrasse die als Kandidaten für Magnetare angesehen Diese Objekte erleiden in unregelmäßigen Abständen Gamma- und Röntgen-Ausbrüche mit einer Dauer von wenigen Zehntel In dieser kurzen Zeit wird typischerweise soviel Strahlungsenergie freigesetzt wie die Sonne in etwa Jahren im gesamten Spektrum abstrahlt. Diesem kurzen extremen Strahlungspuls folgt eine mehrminütige Relaxationsphase in der die Strahlung abnimmt und periodische Schwankungen im Bereich von mehrere Sekunden der Rotationsperiode des Magnetars.

Diesen großen Ausbrüchen folgen in den bis Jahren danach meist weitere kleinere. Man diese Strahlungsquellen daher auch Soft Gamma Repeater (SGR). Eine statistische Analyse dieser Ausbrüche zeigt eine auffällige mit der von Erdbeben . In der Tat nimmt man an es sich dabei um Brüche in der Kruste des Magnetars handelt die wie bei Neutronensternen aus einem Plasma von Elektronen und kristallin angeordneten Eisen- und anderen Atomkernen besteht. Ursache werden Kräfte des Magnetfeldes angesehen die diese feste Kruste einwirken.

Die größeren Ausbrüche führt man auf Umordnungsprozesse eines instabil gewordenen Magnetfeldes zurück wie sich qualitativ ähnlich auch auf der Sonnenoberfläche und dort die so genannten Flares erzeugen. Danach würde die beobachtete hochenergetische von einem Feuerball aus heißem Plasma auf Oberfläche des Magnetars ausgesandt der für einige Sekunden durch das starke Magnetfeld lokal gebunden was Feldstärken über 10 ¹⁴ Gauß erfordert. Die Intensität der ausgesandten wird auch damit in Verbindung gebracht dass Strahlung diesen Feuerball ungehindert durchdringen kann da starke Magnetfeld die freien Elektronen daran hindert der elektromagnetischen Welle zu schwingen.

Man geht davon aus dass Magnetare in den ersten 10.000 Jahren nach ihrer solche Ausbrüche erleiden und danach ihre Magnetfelder haben. Der immer noch heiße Neutronenstern strahlt einige 1.000 Jahre weiter als sogenannter anomaler ( anomalous X-ray pulsar AXP) bis seine Temperatur dafür nicht mehr ausreicht. Möglicherweise beherbergt Milchstraße mehrere Millionen solcher unauffälliger Magnetare.

Derzeit (2003) sind vier Soft Gamma Repeater und sechs anomale Röntgen-Pulsare bekannt.

Literatur

C. Kouvelotou R. C. Duncan C. Magnetare Spektrum der Wissenschaft Mai 2003 S.

Weblinks

• http://www.cita.utoronto.ca/~thompson/magnetar.pdf - Artikel in Scientific American (englisch)
• RealPlayer : http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=030917.rm

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