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Den extremen Magnetfeldern auf der Spur
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Jena
astronews.com
22. Januar 2024
Im Rahmen eines neuen polnisch-deutschen
Kooperationsprojekts wollen Forschende aus Jena und Warschau hinter die
Geheimnisse der extrem starken Magnetfelder von Neutronensternen kommen. Während
das Team in Warschau ihre Expertise im Bereich der Pulsare beisteuert, kennt man
sich in Jena gut mit der Simulation von Neutronensternen aus.
Die sogenannte "Sausage-Instabilität" des
Magnetfelds in einem Neutronenstern.
Bild: W. Cook / Universität Jena
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Die Dimensionen einer Supernova-Sternenexplosion sind nur schwer vorstellbar,
und noch schwieriger zu begreifen ist das Konzept eines Neutronensterns, der
nach der Explosion entsteht. Wenn ein massereicher Stern kollabiert, kann der
Sternkern von etwa einer Sonnenmasse zu einer Kugel mit einem Radius von nur
rund zehn Kilometern komprimiert werden. In solch extremen Objekten erreicht das
während des Kollapses erzeugte Magnetfeld eine Intensität, die mehr als das
hundertmillionenfache des Erdmagnetfeldes und eine Milliarde Mal stärker ist als
bei medizinischen Magnetresonanztomographen. Wegen dieser extremen Magnetfelder
können Neutronensterne überhaupt als Pulsare beobachtet werden.
"Obwohl wir Neutronensterne seit 50 Jahren beobachten und studieren,
verstehen wir die Magnetfeldkonfiguration im Inneren der Sterne noch immer nicht
vollständig", sagt Prof. Dr. Sebastiano Bernuzzi von der
Friedrich-Schiller-Universität Jena. Gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr.
Brynmor Haskell von der Universität Warschau möchte der Physiker das ändern. Die
beiden Forscher starten jetzt das Projekt MERLIN, das von der Deutschen
Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Narodowe Centrum Nauki (NCN) im
Rahmen der Weave-Initiative der Europäischen Union gefördert wird.
Im neuen Forschungsprojekt soll die Expertise von Haskells Gruppe in der
Astrophysik von Pulsaren mit der Expertise der Jenaer Gruppe von Prof. Bernuzzi
auf dem Gebiet der numerischen Simulation von Neutronensternen gebündelt werden.
Erforscht werden soll beispielsweise, ob es eine Gleichgewichtskonfiguration für
das Magnetfeld im Inneren eines Neutronensterns gibt und wie ein solches
Gleichgewicht erreicht werden könnte. Schon jetzt werden die von
Neutronensternen ausgesandten elektromagnetischen Wellen von Teleskopen im
Radio- und Röntgenbereich routinemäßig aufgefangen, was es ermöglicht, die Masse
und den Radius der Sterne zu messen.
"Wir werden die theoretischen Grundlagen für künftige Beobachtungen schaffen,
indem wir die Magnetfelddynamik im Inneren von Neutronensternen und die Rolle
von Turbulenzen bei ihrer Entwicklung untersuchen", sagt Bernuzzi. Dabei werde
Einsteins allgemeine Relativitätstheorie angewandt, um die Entwicklung der
superstarken Magnetfelder zu modellieren und genaue astrophysikalische Modelle
zu erstellen. In naher Zukunft, so Bernuzzi, können isolierte Neutronensterne
auch über Gravitationswellen beobachtet werden. Diese sogenannte
Gravitationswellenpulsare werden Informationen übermitteln, die zu den
elektromagnetischen Wellen komplementär sind.
Das MERLIN-Projekt "The Magnetic Field Dynamics in Neutron Stars" wird 2024
begonnen und ist auf drei Jahre befristet. Die finanzielle Förderung beträgt
etwa eine halbe Million Euro.
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