{"id":25440,"date":"2020-07-31T06:00:28","date_gmt":"2020-07-31T04:00:28","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2020\/07\/31\/sternengeschichten-folge-401-magnetare\/"},"modified":"2025-05-14T16:50:01","modified_gmt":"2025-05-14T14:50:01","slug":"sternengeschichten-folge-401-magnetare","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2020\/07\/31\/sternengeschichten-folge-401-magnetare\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 401: Magnetare"},"content":{"rendered":"<p><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo-150x150.png\" alt=\"SG_Logo\" width=\"150\" height=\"150\" class=\"alignleft size-thumbnail wp-image-12938\" \/><\/a><i>Das ist die Transkription einer Folge meines <a href=\"https:\/\/sternengeschichten.org\">Sternengeschichten-Podcasts<\/a>. Die Folge gibt es auch als <a href=\"https:\/\/cdn.podigee.com\/media\/podcast_7374_sternengeschichten_episode_220583_sternengeschichten_folge_401_magnetare.mp3?v=1589386298\">MP3-Download<\/a> und <a href=\"https:\/\/youtu.be\/qTzGabNskQg\">YouTube-Video<\/a>.<\/i> Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei <b><a href=\"https:\/\/open.spotify.com\/show\/0ikLkbZTH9yjuwetyBheXX\">Spotify<\/a><\/b>.<\/p>\n<p><b>Mehr Informationen: [<a href=\"https:\/\/feeds.feedburner.com\/sternengeschichten\">Podcast-Feed<\/a>][<a href=\"https:\/\/itunes.apple.com\/de\/podcast\/sternengeschichten\/id583344780\">iTunes<\/a>][<a href=\"https:\/\/bitlove.org\/astrodicticum\">Bitlove<\/a>][<a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/sternengeschichten\">Facebook<\/a>] [<a href=\"https:\/\/twitter.com\/@sternenpodcast\">Twitter<\/a>]<\/i><\/b><\/p>\n<p><span style=\"font-size: xx-small;\">\u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len.<\/span><br \/>\n<script class=\"podigee-podcast-player\" src=\"https:\/\/cdn.podigee.com\/podcast-player\/javascripts\/podigee-podcast-player.js\" data-configuration=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/401-sternengeschichten-folge-401-magnetare\/embed?context=external&#038;token=_2CEYXTSOA-mFgMQPdPx6g\"><\/script><br \/>\n&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;<br \/>\n<b>Sternengeschichten Folge 401: Magnetare<\/b><\/p>\n<p>Ein Magnetar ist ein Pulsar mit einem extrem starken Magnetfeld. Und was ein Pulsar ist, habe ich ja schon in Folge 142 ausf\u00fchrlich erkl\u00e4rt. Womit man diese Folge des Podcasts auch schon wieder beenden k\u00f6nnte. Was ich aber nat\u00fcrlich nicht tue. Denn es gibt \u00fcber die Magnetare noch viel mehr zu erz\u00e4hlen. Vor allem \u00fcber das, was man \u00fcber diese Objekte noch nicht wei\u00df.<\/p>\n<p>Sicherheitshalber fange ich noch einmal mit einer kurzen Zusammenfassung der Grundlagen an. Alles geht mit einem Stern los. Der muss mehr Masse haben als unsere Sonne, aber auch nicht zu viel mehr. So zwischen der 8 und 12fachen Sonnenmasse. Und er muss alt sein, beziehungsweise er muss das Ende seines Lebens erreicht haben. Das hei\u00dft die Kernfusionsreaktionen in seinem Inneren m\u00fcssen zum Erliegen kommen weil nichts mehr da ist, was fusioniert werden kann. Wenn das passiert, gibt es auch keine Strahlung mehr die aus dem Kern des Sterns nach au\u00dfen dringt und den Stern stabil h\u00e4lt. Er f\u00e4llt nun unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen. Es gibt einen gewaltigen Rumms den wir &#8222;Supernova-Explosion&#8220; nennen und \u00fcbrig bleibt ein Neutronenstern. H\u00e4tte der Stern weniger Masse, dann g\u00e4be es diesen Rumms nicht, er w\u00fcrde einfach nur ein bisschen in sich zusammensacken und ausk\u00fchlen. Das was da \u00fcbrig bleibt nennt sich &#8222;Wei\u00dfer Zwerg&#8220; und es ist auch das was aus unserer Sonne einmal werden wird. Aber nicht das, was uns jetzt interessiert. H\u00e4tte der Stern sehr viel mehr Masse, dann g\u00e4be es zwar auch ein gewaltiges Rumms. Aber es w\u00fcrde kein Neutronenstern \u00fcbrig bleiben sondern ein schwarzes Loch. Das k\u00f6nnen wir jetzt auch nicht brauchen, wir bleiben beim Neutronenstern. <\/p>\n<p>Das ist ein Himmelsk\u00f6rper, der eine Masse hat die irgendwo zwischen dem 1,4 und 3fachen der Sonnenmasse liegt. Der ganze Rest ist bei der Supernova-Explosion beziehungsweise davor ins All geschleudert worden. Diese aber immer noch recht ordentliche Restmasse ist nur noch eine Kugel mit dem Durchmesser von ein paar Dutzend Kilometern. Die ganze Masse eines Sterns auf einen Raum zusammengequetscht der so gro\u00df wie eine Stadt ist! Ein Neutronenstern ist also ein h\u00f6chst au\u00dfergew\u00f6hnlicher Himmelsk\u00f6rper. Er besteht nicht mehr aus normaler Materie. Beziehungsweise schon, aber nicht mehr aus normalen Atomen. Ein normales Atom hat einen Kern, der aus elektrisch positiv geladenen Protonen und elektrisch nicht geladenen Neutronen besteht. Um diesen Kern herum befindet sich eine Schale aus elektrisch negativ geladenen Elektronen. F\u00fcr so ein ausgewachsenes Atom ist in einem Neutronenstern aber kein Platz mehr. Das ganze Ding wurde ja beim Kollaps enorm stark zusammengequetscht. So stark, dass auch die Elektronen aus der Atomh\u00fclle quasi in die Protonen des Atomkerns gedr\u00fcckt wurden. Negative Elektronen und positive Protonen ergeben neutrale Neutronen. In Wahrheit ist zwar alles ein wenig komplizierter &#8211; aber das reicht f\u00fcrs erste. <\/p>\n<figure id=\"attachment_21902\" aria-describedby=\"caption-attachment-21902\" style=\"width: 947px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Neutron_star_cross_section_de.svg_.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Neutron_star_cross_section_de.svg_.png\" alt=\"\" width=\"947\" height=\"511\" class=\"size-full wp-image-21902\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-21902\" class=\"wp-caption-text\">Das Innere eines Neutronensterns ist voller Geheimnisse.  <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Datei:Neutron_star_cross_section_de.svg\">Bild: Robert Schulze<\/a>, <a href=\"https:\/\/creativecommons.org\/licenses\/by-sa\/3.0\/deed.de\">CC-BY-SA 3.0<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<p>Wir haben jetzt also eine ungef\u00e4hr 20 Kilometer gro\u00dfe Kugel aus Neutronen. W\u00fcrde man ein St\u00fcckchen von diesem Neutronenstern abknapsen, nur so gro\u00df wie ein Zuckerw\u00fcrfel, dann h\u00e4tte das ein Gewicht das dem von einer Milliarde Autos entspricht! So weit, so erstaunlich. Diese Objekte sind aber noch viel erstaunlicher als das. Sie rotieren zum Beispiel enorm schnell um ihre Achse. Auch das kann man leicht verstehen, es ist die gute alte Drehimpulserhaltung! Der Stern hat sich ja schon um seine Achse gedreht als er noch ein Stern war. Tut unsere Sonne ja auch, einmal in ungef\u00e4hr 27 Tagen. Wenn man ein rotierendes Ding nun aber komprimiert, also kleiner macht, dann muss es sich schneller drehen als vorher damit der Drehimpuls, also die Energie die in der Rotation steckt, erhalten bleibt. Das klassische Beispiel um das zu demonstrieren ist der Eiskunstl\u00e4ufer der seine Pirouetten dreht und dabei schneller wird, wenn er die Arme an den K\u00f6rper zieht und langsamer, wenn er sie wieder ausstreckt. Nicht ganz so klassisch aber viel lustiger ist das Experiment das alle selbst auf einem Drehstuhl machen k\u00f6nnen: Einfach drehen, die Arme ausstrecken und schauen was passiert&#8230;<\/p>\n<p>Weil ein Neutronenstern jetzt aber extrem stark komprimiert worden ist, dreht er sich auch extrem schnell. Ein paar Mal pro Sekunde schafft er locker, viele k\u00f6nnen sich auch ein paar tausend Mal pro Sekunde um ihre Achse drehen. Auch das ist erstaunlich, aber noch nicht erstaunlich genug. Denn jetzt m\u00fcssen wir \u00fcber die Magnetfelder von Neutronensternen reden. Was manche vielleicht ein wenig skeptisch werden l\u00e4sst. Wo soll der das eigentlich her haben? Will man ein Magnetfeld bekommen, braucht man \u2013 vereinfacht gesagt \u2013 etwas das elektrisch geladen ist und das sich bewegt. Bei der Erde sind das zum Beispiel die Str\u00f6me aus fl\u00fcssigem Metall im Inneren unseres Planeten. Auf der Sonne ist es das Plasma aus dem sie besteht und dass sich dort st\u00e4ndig bewegt. Aber der Neutronenstern besteht ja nur aus elektrisch ungeladenen Neutronen. Ja, das hab ich zwar gerade gesagt, aber das war nicht ganz richtig. Richtig ist: Ein Neutronenstern besteht zwar zu einem gro\u00dfen Teil aus Neutronen aber nicht komplett. Das Problem mit Neutronen ist ja: Die Dinger sind eigentlich nicht stabil. Ein freies Neutron, d.h. ein Neutron das nicht Teil eines Atomkerns ist, zusammen mit Protonen, \u00fcberlebt nur ein paar Minuten, dann zerf\u00e4llt es. Das Neutron wandelt sich in ein Proton und ein Elektron um und die einzige M\u00f6glichkeit es daran zu hindern ist, es eben in einem Atomkern einzusperren. Oder im Inneren eines Neutronensterns wo der Druck hoch genug ist. Da zerf\u00e4llt das Neutron zwar auch, aber eben weil der Druck so gro\u00df ist, werden die dabei entstehenden Protonen und Elektronen sofort wieder zu Neutronen zusammengequetscht. Am Rand des Neutronensterns, in seinen \u00e4u\u00dferen Kruste, geht das nicht. Hier ist der Druck nicht gro\u00df genug und hier gibt es tats\u00e4chlich keine Neutronen. Dort treiben sich Elektronen und Protonen rum und sogar ein paar echte, elektrisch geladene Atome. Die erzeugen bei ihrer Bewegung das Magnetfeld. <\/p>\n<p>Wir haben jetzt also einen Neutronenstern mit einem Magnetfeld der sehr schnell rotiert. Der sitzt normalerweise auch nicht v\u00f6llig isoliert im leeren Raum. Da ist noch ein bisschen Zeug um ihn herum, Gas, Staub, ein Schwung Elektronen &#8211; alles noch vom urspr\u00fcnglichen Stern \u00fcbrig geblieben. In dieser Wolke dreht sich der Neutronenstern um seine Drehachse. Die Richtung des Magnetfelds muss jetzt aber nicht unbedingt mit der Drehachse \u00fcbereinstimmen. Oder anders gesagt: Der Nord- und S\u00fcdpol des Neutronensterns m\u00fcssen nicht mit den magnetischen Polen \u00fcbereinstimmen. Wenn der Neutronenstern jetzt also so vor sich hin durch die Gaswolke rotiert, schleppt er dabei auch ein sein Magnetfeld quer durch das ganze Zeug. Dabei k\u00f6nnen elektrisch geladene Teilchen eingefangen und mitgenommen werden. Wenn das passiert, geben die dabei Strahlung ab. Aber nicht in alle Richtungen sondern nur entlang des Magnetfeldes. Das sieht dann ein wenig so aus wie der Lichtkegel eines Leuchturms. Wenn dieser Strahlungskegel eines rotierenden Neutronensterns zuf\u00e4llig genau so liegt, dass er die Erde treffen kann, dann beobachten wir einen Pulsar. In regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden, entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Neutronensterns, streicht der Strahlungskegel \u00fcber die Erde und wir sehen ein &#8222;Blinken&#8220;. Beziehungsweise kein &#8222;Blinken&#8220; wie bei einem Leuchtturm; es ist meistens ein &#8222;Blinken&#8220; im Radiobereich des elektromagnetischen Spektrums. Und weil so ein Neutronenstern dann aus unserer Sicht quasi pulsiert, haben wir ihn &#8222;Pulsar&#8220; genannt.<\/p>\n<figure id=\"attachment_32425\" aria-describedby=\"caption-attachment-32425\" style=\"width: 600px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Vela_Pulsar_jet.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Vela_Pulsar_jet.jpg\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"630\" class=\"size-full wp-image-32425\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-32425\" class=\"wp-caption-text\">Der &#8222;Vela Pulsar&#8220;, fotografiert im R\u00f6ntgenlicht (<a href=\"https:\/\/heasarc.gsfc.nasa.gov\/docs\/objects\/heapow\/archive\/compact_objects\/vela_pulsar_jet.html\">Bild: NASA\/CXC\/PSU\/G.Pavlov et al.<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Jetzt sind wir aber immer noch nicht beim Magnetar. Der ist, wie ich ganz zu Beginn gesagt habe, ein Pulsar mit einem extrem starken Magnetfeld. Ungef\u00e4hr 1000 Mal st\u00e4rker als das eines normalen Pulsars. Und \u00fcbrigens ein paar Billiarden Mal st\u00e4rker als das Magnetfeld der Erde. Oder ein paar Billionen mal st\u00e4rker als ein normaler K\u00fchlschrankmagnet. Sehr stark auf jeden Fall und die Frage die sich nun stellt ist nat\u00fcrlich: Wieso?<\/p>\n<p>Das hat mit der Entstehung eines Neutronensterns zu tun. Der rotiert ja nach seinem Kollaps ziemlich schnell. Aber auch das Material aus dem er besteht kann lokal rotieren, also sogenannte &#8222;Konvektionszellen&#8220; bilden. Normalerweise regelt sich das alles ziemlich schnell; die ganzen turbulenten Fl\u00fcsse aus elektrisch leitenden Material in den \u00e4u\u00dferen Schichten eines frischen Neutronensterns beruhigen sich schnell und dann ist alles im Gleichgewicht. Wenn die Rotation des Neutronensterns aber gerade auf die richtige Weise mit der Rotationsgeschwindigkeit solcher Konvektionszellen zusammenpasst, kann ein &#8222;magnetohydrodynamischer Dynamo&#8220; entstehen. Klingt kompliziert, ist es auch, aber es ist im Prinzip das gleiche wie ein normaler Fahrraddynamo. Da wird die Bewegungsenergie des Fahrrads in elektromagnetische Energie, also Strom umgewandelt. Hier sind es die Konvektionszellen die durch die Rotation des Sterns in seinem Magnetfeld quasi stabilisiert werden k\u00f6nnen und dann kann deren Bewegungsenergie in Energie f\u00fcr das Magnetfeld umgewandelt werden. <\/p>\n<p>Jetzt haben wir also einen Magnetar. Die meisten davon sind vermutlich unauff\u00e4llig. Manche aber auch nicht. Es kann bei Pulsaren auch zu so etwas \u00e4hnliches wie Erdbeben kommen. Zu Br\u00fcchen in der \u00e4u\u00dferen Kruste der extrem dichten Materie aus der er besteht. Dann sortiert sich das ganze Material in sehr kurzen Zeitr\u00e4umen um; die Materiefl\u00fcssen ver\u00e4ndern sich und es kommt zu St\u00f6rungen im Magnetfeld bei denen sehr viel Energie freigesetzt werden kann. So ein Magnetar zeigt dann in unregelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden starke Helligkeitsausbr\u00fcche, vor allem im R\u00f6ntgenlicht. Das macht er ein paar Stunden oder Tage lang, dann ist wieder Ruhe, weil sich die Kruste dann vorl\u00e4ufig geordnet hat. Solche Magnetare nennt man &#8222;Soft Gamma Repeater&#8220;, man hat aber auch schon R\u00f6ntgenausbr\u00fcche am Himmel beobachtet, die nicht in dieses Muster passen. Das sind &#8222;anomale R\u00f6ntgenpulsare&#8220;, die konstant hell im R\u00f6ntgenlicht leuchten und dazwischen immer wieder mal f\u00fcr ein paar Sekunden deutlich mehr Energie abgeben als vorher oder nachher. <\/p>\n<p>Magnetare sind noch nicht enorm intesiv erforscht. Wir verstehen vieles bei der internen Struktur von Neutronensternen noch zu wenig oder gar nicht um ihr Verhalten wirklich gut vorhersagen zu k\u00f6nnen. Wir wissen daher auch nicht, was f\u00fcr Strahlunsgausbr\u00fcche so ein Magnetar produzieren kann. Es gibt diverse hochenergetische Ph\u00e4nomene im Universum bei denen wir immer wieder Mal jede Menge R\u00f6ntgen- oder Gammastrahlung sehen k\u00f6nnen. Bei vielen k\u00f6nnten Magnetare beteiligt sind. Oder auch nicht. Sie k\u00f6nnten zum Beispiel bei ganz speziellen Supernova-Explosionen eine Rolle spielen, die heller leuchten als man es eigentlich erwarten w\u00fcrde. Was sie vielleicht deswegen tut, weil der beim Kollaps des Sterns entstandene Magnetar durch das umliegende Material sehr schnell abgebremst wird und die dabei freiwerdende Energie die Supernova heller leuchten l\u00e4sst. Oder vielleicht haben Magnetare auch nichts mit diesem Ph\u00e4nomen zu tun.<\/p>\n<p>Klar ist nur: Magnetare sind extrem faszinierende Himmelsk\u00f6rper die die Grenzen unseres Wissens austesten. <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/90902c345fb3470d8e9859f8be397037\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei Spotify. 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