Neutronensterne sind sterbende Sterne, die in fast jeder Kategorie scheinbar „von den Charts entfernt“ sind. Sie drehen sich auch sehr schnell, etwa 700 Mal pro Sekunde. Und laut einer neuen Studie haben Neutronensterne eine andere fast superheldenhafte Qualität: Die äußere Oberfläche dieser kollabierten Sterne ist wahrscheinlich 10 Milliarden Mal stärker als Stahl oder eine der stärksten Legierungen der Erde.
Neutronensterne sind massive Sterne mit extremer Schwerkraft. Sie sind nach innen zusammengebrochen, als ihre Kerne die Kernfusion und die Energieerzeugung einstellten. Die einzigen Dinge, die dichter sind, sind Schwarze Löcher.
Wissenschaftler wollen die Struktur von Neutronensternen teilweise verstehen, weil Oberflächenunregelmäßigkeiten oder Berge in der Kruste Gravitationswellen ausstrahlen und wiederum Wellen in der Raumzeit erzeugen können. Das Verständnis, wie hoch ein Berg sein könnte, bevor er aus der Schwerkraft des Neutronensterns zusammenbricht, oder die Abschätzung der Bruchdehnung der Kruste hat auch Auswirkungen auf ein besseres Verständnis von Sternbeben oder magnetischen Riesenfackeln.
Charles Horowitz, Professor an der Indiana University, führte mehrere groß angelegte molekulardynamische Computersimulationen durch und stellte fest, dass die Kruste von Neutronensternen extrem stark ist.
"Wir haben eine kleine Region der Neutronensternkruste modelliert, indem wir den einzelnen Bewegungen von bis zu 12 Millionen Partikeln gefolgt sind", sagte Horowitz über die Arbeit, die das Nuclear Theory Center der IU im Büro des Vizeprovost für Forschung durchgeführt hat. "Wir haben dann berechnet, wie sich die Kruste unter dem extremen Gewicht eines Neutronensternberges verformt und schließlich bricht."
Die Simulationen wurden auf einem großen Computercluster im Los Alamos National Laboratory durchgeführt und bauten auf kleineren Versionen auf, die auf spezieller Computerhardware für die Molekulardynamik an der IU erstellt wurden. Sie identifizierten eine Neutronensternkruste, die die Festigkeit aller auf der Erde bekannten Materialien weit überstieg.
Die Kruste könnte so stark sein, dass sie Gravitationswellen auslösen kann, die nicht nur die Spinperioden einiger Sterne begrenzen, sondern auch von hochauflösenden Teleskopen, sogenannten Interferometern, erfasst werden können.
"Die maximal mögliche Größe dieser Berge hängt von der Bruchdehnung der Neutronensternkruste ab", sagte Horowitz. "Die große Bruchdehnung, die wir finden, sollte Berge auf schnell rotierenden Neutronensternen stützen, die groß genug sind, um Gravitationswellen effizient auszustrahlen."
Aufgrund des starken Drucks auf Neutronensterne ist es weniger wahrscheinlich, dass strukturelle Fehler und Verunreinigungen, die Dinge wie Gesteine und Stahl schwächen, die Kristalle belasten, die sich während der Nukleosynthese bilden, die zur Bildung von Neutronensternkruste auftritt. Durch die Schwerkraft zusammengedrückt, kann die Kruste einer Bruchbelastung standhalten, die das 10-Milliarden-fache des Drucks beträgt, der zum Einrasten von Stahl erforderlich wäre.
Die Forschung wird am Freitag (8. Mai) in Physical Review Letters erscheinen.
Siehe eine Online-Version des Horowitz-Forschungspapiers "Die Bruchdehnung von Neutronensternkruste und Gravitationswellen".
Quelle: EurekAlert
