Wie dicht ist ein Neutronenstern?

Rund 4 x 10^17 Kilogramm pro Kubikmeter — vergleichbar mit einem Atomkern. Ein Teelöffel dieser Materie wöge auf der Erde etwa eine Milliarde Tonnen.

Wie entstehen Neutronensterne?

Wenn ein Stern von etwa 8 bis 25 Sonnenmassen seinen Brennstoff erschöpft, kollabiert sein Eisenkern in weniger als einer Sekunde. Protonen und Elektronen verschmelzen zu Neutronen, die äußeren Schichten explodieren als Supernova, und der komprimierte Kern überlebt als Neutronenstern.

Was passiert, wenn zwei Neutronensterne kollidieren?

Sie verschmelzen in einer Kilonova, senden Gravitationswellen und einen Lichtblitz aus und schmieden schwere Elemente wie Gold und Platin. Das Ereignis GW170817 im Jahr 2017 war das erste, das sowohl in Gravitationswellen als auch in elektromagnetischem Licht beobachtet wurde.

Was ist ein Neutronenstern?

Q: Was ist ein Neutronenstern?

Ein Neutronenstern ist der kollabierte Kern eines massereichen Sterns, der nach einer Supernova zurückbleibt. Er enthält ein bis zwei Sonnenmassen in einer Kugel von rund 22 km, besteht fast vollständig aus Neutronen und wird von Entartungsdruck getragen.

Ein Neutronenstern ist das, was übrig bleibt, wenn der Kern eines massereichen Sterns kollabiert, aber knapp vor dem Schwarzen Loch zum Stehen kommt. Er hält zwischen etwa 1,1 und 2,3 Sonnenmassen in einer Kugel von rund 22 Kilometern — die dichteste Materie, die es außerhalb eines Ereignishorizonts gibt.

Die Entstehung ist heftig und schnell. Wenn ein massereicher Stern einen Eisenkern von mehr als etwa 1,4 Sonnenmassen aufgebaut hat, kann die Fusion ihn nicht mehr tragen. Der Kern kollabiert in weit weniger als einer Sekunde, Elektronen und Protonen werden zu Neutronen zusammengepresst, und die einfallende Materie prallt am nun starren Kern ab und sprengt den Rest des Sterns als Supernova auseinander. Was bleibt, wird vom Entartungsdruck der Neutronen und vom abstoßenden Kern der starken Kernkraft getragen.

Die Zahlen sind kaum fassbar. Ein Zuckerwürfel Neutronensternmaterie wöge rund eine Milliarde Tonnen. Die Oberflächenschwerkraft beträgt etwa das 200-Milliarden-Fache der irdischen; ein aus einem Meter Höhe fallengelassenes Objekt schlägt mit rund 7 Millionen km/h auf. Die Oberfläche ist eine kristalline Eisenkruste unter einer vielleicht zentimeterdicken Plasmaatmosphäre, und darunter wird die Materie womöglich zu einer Supraflüssigkeit freier Neutronen — ein Zustand, den kein Labor nachbilden kann.

Sie sind zugleich die präzisesten Instrumente der Natur und eine ihrer großen Schmieden. 2017 wurde die Verschmelzung zweier Neutronensterne gleichzeitig in Gravitationswellen und in Licht nachgewiesen, was bestätigte, dass solche Zusammenstöße eine Kilonova erzeugen und einen großen Teil des Goldes, Platins und anderer schwerer Elemente des Universums schmieden. Treibt man einen Neutronenstern über rund 2,3 Sonnenmassen hinaus, hält nichts mehr den Kollaps auf: Er wird zum Schwarzen Loch.