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Wie die stärksten Magnete im All entstehen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
astronews.com
11. Oktober 2019
Wie kommt es, dass manche Neutronensterne zu den stärksten
Magneten im Universum werden? Diese sogenannten Magnetare könnten etwa durch die
Verschmelzung von zwei Sternen entstehen. Explodieren solche Sterne dann in
einer Supernova, könnten daraus Magnetare werden. Mit umfangreichen Simulationen
wurde diese These nun getestet.
Die Simulation zeigt die Entstehung eines
Magnetsterns, wie zum Beispiel Tau Scorpii.
Bild: Ohlmann/Schneider/Röpke [Großansicht] |
Unser Universum ist von Magnetfeldern durchzogen. So hat beispielsweise die
Sonne eine Hülle, in der konvektive Ströme ununterbrochen magnetische Felder
erzeugen. "Obwohl massereiche Sterne keine solche Hülle besitzen, beobachten wir
trotzdem bei rund zehn Prozent von ihnen an der Oberfläche ein starkes,
großskaliges Magnetfeld", sagt Dr. Fabian Schneider vom Zentrum für Astronomie
der Universität Heidelberg.
Derartige Felder wurden bereits 1947 entdeckt, ohne dass ihr Ursprung bislang
vollständig geklärt werden konnte. Schon vor über einem Jahrzehnt vermuteten
Wissenschaftler, dass starke Magnetfelder erzeugt werden, wenn zwei Sterne
verschmelzen. "Bis jetzt waren wir jedoch nicht in der Lage, diese Hypothese zu
testen, weil es uns an den dafür nötigen Computertools fehlte", sagt Dr.
Sebastian Ohlmann vom Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft in Garching bei
München.
Nun nutzten die Forscher den AREPO-Code, einen hochdynamischen
Simulationscode auf den Computerclustern des Heidelberger Instituts für
Theoretische Studien (HITS), um die Eigenschaften von Tau Scorpii (τ Sco) zu
erklären. Dabei handelt es sich um einen magnetischen Stern, der sich 500
Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Bereits 2016 haben Fabian Schneider
und Philipp Podsiadlowski von der University of Oxford herausgefunden,
dass es sich bei τ Sco um einen sogenannten "Blauen Nachzügler" handelt. Diese
fachsprachlich als Blue Straggler bezeichneten Objekte sind das Ergebnis
verschmolzener Sterne.
"Wir gehen davon aus, dass Tau Scorpii sein starkes Magnetfeld beim
Verschmelzungsprozess erhalten hat", erklärt Podsiadlowski. Dass sich ein
solches Feld durch starke Turbulenzen bei der Verschmelzung von zwei Sternen
bilden kann, hat das deutsch-britische Forscherteam mit seinen
Computersimulationen zu τ Sco nun gezeigt.
Sternverschmelzungen kommen relativ häufig vor: Wissenschaftler nehmen an,
dass ungefähr zehn Prozent aller massereichen Sterne in der Milchstraße das
Produkt eines solchen Prozesses sind. Dies wiederum würde sehr gut zu der
Häufigkeit passen, mit der magnetische massereiche Sterne beobachtet werden, wie
Schneider betont. Astronomen gehen davon aus, dass genau diese Sterne bei
Explosionen in Supernovae Magnetare bilden könnten. Dies dürfte auch bei τ Sco
passieren, wenn der magnetische Stern am Ende seines Lebens explodiert.
Die Computersimulationen lassen vermuten, dass das sich dabei bildende
Magnetfeld ausreichend wäre, um die außergewöhnlich starken magnetischen Felder
von Magnetaren zu erklären. "Magnetare besitzen vermutlich die stärksten
Magnetfelder im gesamten Universum – bis zu einhundert Millionen Mal stärker als
das stärkste Magnetfeld, das jemals von Menschen erzeugt wurde", sagt Prof. Dr.
Friedrich Röpke vom HITS.
An den Forschungsarbeiten waren Wissenschaftler der Universität Heidelberg,
der Max-Planck-Gesellschaft, des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien
und der University of Oxford beteiligt. Die Studie wurden vom Oxford Hintze
Centre for Astrophysical Surveys und der Klaus Tschira Stiftung
(Heidelberg) gefördert und die Ergebnisse nun in Nature veröffentlicht.
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