Die dichten, kollabierten Überreste eines massereichen Sterns, die als Neutronenstern bezeichnet werden, wiegen mehr als die doppelte Masse unserer Sonne und sind damit der schwerste bisher bekannte Neutronenstern. Das Objekt dreht sich 707 Mal pro Sekunde, was es auch zu einem der am schnellsten rotierenden Neutronensterne in der Milchstraße macht.
Der Neutronenstern ist als Schwarze Witwe bekannt, weil er ähnlich wie diese Spinnentiere bekannt ist weibliche Spinnen, die nach der Paarung viel kleinere männliche Partner verzehren, hat der Stern fast die gesamte Masse seines Begleitsterns zerfetzt und verschlungen.
Dieses stellare Fest hat es der Schwarzen Witwe ermöglicht, der schwerste bisher beobachtete Neutronenstern zu werden.
Astronomen konnten den Stern mit der Bezeichnung PSR J0952-0607 wiegen mit dem empfindlichen Keck-Teleskop am WM Keck Observatory auf Maunakea in Hawaii.
Das Low Resolution Imaging Spectrometer des Observatoriums zeichnete sichtbares Licht des zerfetzten Begleitsterns auf, der aufgrund seiner hohen Hitze leuchtete.
Der Begleitstern hat jetzt etwa die Größe eines großen Gasplaneten oder die 20-fache Masse des Jupiter. Die Seite des Begleitsterns, die dem Neutronenstern zugewandt ist, wird auf 10.700 Grad Fahrenheit (5.927 Grad Celsius) erhitzt – heiß und hell genug, um von einem Teleskop gesehen zu werden.
Neutronensternkerne sind die dichteste Materie im Universum außerhalb von Schwarzen Löchern, und 1 Kubikzoll (16,4 Kubikzentimeter) eines Neutronensterns wiegt mehr als 10 Milliarden Tonnen, so Studienautor Roger W. Romani, Professor für Physik an Stanford University in Kalifornien.
Dieser spezielle Neutronenstern ist laut den Forschern das dichteste Objekt in Sichtweite der Erde.
„Wir wissen ungefähr, wie sich Materie bei nuklearer Dichte verhält, wie im Kern eines Uranatoms“, sagte der Co-Autor der Studie, Alex Filippenko, in einer Erklärung. Filippenko hat die Doppeltitel Professor für Astronomie und angesehener Professor für Physikalische Wissenschaften an der University of California, Berkeley.
„Ein Neutronenstern ist wie ein riesiger Kern, aber wenn man anderthalb Sonnenmassen von diesem Zeug hat, was etwa 500.000 Erdmassen von Kernen sind, die alle aneinander haften, ist überhaupt nicht klar, wie sie sich verhalten werden.“
Ein Neutronenstern wie PSR J0952-0607 wird Pulsar genannt, weil das Objekt während seiner Drehung wie ein kosmischer Leuchtturm wirkt und regelmäßig Licht durch Radiowellen, Röntgen- oder Gammastrahlen ausstrahlt.
Normale Pulsare rotieren und blinken etwa einmal pro Sekunde, aber dieser hier pulsiert Hunderte Male pro Sekunde. Dies liegt daran, dass der Neutronenstern mehr Energie erhält, wenn er Material vom Begleitstern abstreift.
„In einem Fall kosmischer Undankbarkeit erhitzt und verdampft der Pulsar der Schwarzen Witwe, der einen großen Teil seines Partners verschlungen hat, nun den Begleiter bis zu planetaren Massen und möglicherweise vollständiger Vernichtung“, sagte Filippenko.
Astronomen zuerst entdeckt den Neutronenstern im Jahr 2017, und Filippenko und Romani haben mehr als ein Jahrzehnt lang ähnliche Systeme der Schwarzen Witwe untersucht. Sie haben versucht zu verstehen, wie groß Neutronensterne werden können. Wenn Neutronensterne zu schwer werden, kollabieren sie und werden zu Schwarzen Löchern.
Der Stern PSR J0952-0607 hat die 2,35-fache Masse der Sonne, was nun als Obergrenze für einen Neutronenstern gilt, sagten die Forscher.
„Wir können weiter nach Schwarzen Witwen und ähnlichen Neutronensternen suchen, die noch näher an den Rand des Schwarzen Lochs herangleiten. Aber wenn wir keine finden, verstärkt das das Argument, dass 2,3 Sonnenmassen die wahre Grenze sind, jenseits derer sie zu Schwarzen Löchern werden “, sagte Filippenko.