Pulsare erleben wir Menschen als blinkende Objekte am Firmament. Doch was blinkt dort eigentlich, und warum?

Text: Dirk Eidemüller

Pulsare zählen zu den Neutronensterne. Neutronensterne sind die extremste Erscheinungsform von Materie im Universum: Hier wirken immense Gravitationskräfte und elektromagnetische Felder. Neutronensterne konzentrieren die Masse mehrerer Sonnen in einer kompakten Kugel von nur rund 10 bis 15 Kilometer Durchmesser. Nichts hat eine größere Dichte – und nichts kann dichter sein. Ein Teelöffel Neutronensternmaterie wiegt etliche Milliarden Tonnen. Würde man das Materiestückchen jedoch von der Oberfläche des Neutronensterns entfernen und in das Vakuum des Weltalls bringen, wäre es nicht mehr stabil und würde explodieren wie eine Atombombe. Denn nur die gewaltige Gravitationskraft eines Neutronensterns hält die exotische Materie zusammen.

Aber nicht nur die Gravitationskräfte von Neutronensternen, auch ihre Magnetfelder erreichen immense Stärken: Mit 100 Millionen Tesla sind sie so stark, dass sie Atome zigarrenförmig verformen können. Solche Felder sind billionenfach stärker als das Erdmagnetfeld. Wenn ein Neutronenstern schnell genug rotiert, reißt sein enormes Magnetfeld die Materie in seiner Umgebung mit und sendet dabei gewaltige Mengen an Strahlung aus.

Kosmische Präzisionsuhren

»Einige Neutronensterne senden bei ihrer Rotation starke elektromagnetische Pulse aus – man nennt sie deshalb Pulsare«, erklärt John Antoniadis, der am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie forscht. Da Neutronensterne extrem dichte und kompakte Objekte sind, lassen sie sich nicht so schnell aus dem Takt bringen, sie rotieren absolut gleichmäßig. Deshalb nutzen die Astronomen sie als kosmische Präzisionsuhren. Anhand von zeitlichen Änderungen in den Pulsen können sie so etwa bestimmen, ob ein Pulsar in einem Doppelsternsystem Materie von seinem Nachbarstern abzieht.

Manche Pulsare werden dabei immer schneller: Die Gasströme, die sie von ihrem Nachbarstern zu sich herüberziehen, treffen mit großer Kraft auf ihren Äquator auf und schubsen den Neutronenstern dabei immer weiter an. Auf diese Weise erreichen manche Neutronensterne unglaubliche Rotationsgeschwindigkeiten: Sie drehen sich in Tausendstelsekunden um die eigene Achse.

Diese Millisekundenpulsare haben eine hervorragende Gangtreue, sie rotieren also äußerst präzise. Jede Änderung der Pulsrate verrät daher viel über die Umgebung und die Vorgänge vor Ort. So kreisen die ersten Exoplaneten, die je nachgewiesen wurden, um einen solchen Millisekundenpulsar. 1990 entdeckten die Astronomen Aleksander Wolszczan und Dale Frail die fernen Welten.

Dies ist ein Ausschnitt aus einem Artikel über Neutronensterne, erschienen in Ausgabe 12/2020 des P.M. Magazin.

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