Liebe Leserinnen und Leser,
daran, dass im alten, vorjulianischen Rom der Jahreslauf mit dem März
begann, erinnern nur noch Monatsbezeichnungen wie September, was der "Siebte"
bedeutet. (Heutzutage ist September der "Neunte" und müsste daher
November heißen). Was er für uns astronomisch bereithält, der
März 2006? Nun, wie in jedem Jahr beginnt mit ihm der Frühling, was
von altersher so festgelegt ist, und es gibt, was nicht immer der Fall, eine
totale Sonnenfinsternis. In Deutschland wird die Sonne allerdings nicht ganz
bis zur Hälfte bedeckt sein. Aber die Totalitätszone ist nicht weit
entfernt, und viele wird es am 29. März in die Türkei oder nach
Nordafrika verschlagen, um dieses Naturschauspiel zu erleben. Denn ein
Erlebnis ist es, wenn der Mond die Sonnenscheibe in Gänze verdunkelt und
man plötzlich, für wenige Augenblicke nur, all das zu sehen bekommt,
was sonst in der Sonne Überhelle untergeht.
Es war sicherlich keine gute Idee, wenn auch durch das Thema, Helio- bzw.
Asteroseismologie, nahegelegt, im Januar-Newsletter den Begriff "Sternbeben"
für die langandauernden Vibrationen gewisser Sterne zu verbrauchen, denn
tektonische Erschütterungen, wie wir sie von der Erde her kennen, gibt es
in der Tat auch bei Sternen — Neutronensternen. Diese verfügen über eine
kristalline Kruste, in der es zu Spannungen und Entladungen von derartigen
Spannungen kommen kann. Davon soll diesmal die Rede sein. Der März bietet
sich dafür an, war es doch ein Märztag, der 1979 die Welt des
Hoch-Energie-Astronomen erbeben machte …
Einen sonnigen Start ins Sommerhalbjahr und klaren Himmel nicht nur zur Sonnenfinsternis wünscht allen Abonennten des Kosmos-Boten
Hans-Erich Fröhlich
Der Himmel im März
Frühlingsbeginn ist am 20. März, 19 Uhr 26 MEZ. Die Sonne
überquert den Himmelsäquator. Ihr Tagbogen ist von da an für ein
halbes Jahr länger als das Bogenstück, das sie des Nachts unterhalb
des Horizonts durchläuft. Venus ist Morgenstern und erreicht am 25.
März mit 46,4° ihren größten Winkelabstand zur Sonne. Der nützt
ihren Verehrern
allerdings wenig, da die Angebetete wegen tiefliegender Ekliptik im
Horizontdunst verharrt. Vom Mars ist lediglich zu vermelden, dass er dem
März zu seinem Namen verhalf. Der rote Planet geht ansonsten kurz nach
Mitternacht unter. Während Jupiter auf seine Opposition mit der
Sonne zusteuert, hat Saturn das bereits hinter sich. Beide Riesenplaneten sind
schon bzw. noch gut sichtbar, Jupiter am Monatsende bereits ab 22 Uhr MEZ und
Saturn bis zum Begin der astronomischen Morgendämmerung.
Neumond ist am 29. März kurz nach 11 Uhr MEZ. Da es sich fügt, dass
just zu diesem Zeitpunkt der Mond die Erdbahnebene kreuzt, kommt es zu einer
totalen Sonnenfinsternis. Total ist die Finsternis, weil der Mond sich gerade
in Erdnähe aufhält, also besonders groß am Himmel steht.
Meteorologisch am günstigsten dürfte
Nordafrikas Mittelmeerküste sein, nahe der libysch-ägyptischen Grenze.
Hat der Mondschatten diese Region hinter sich gelassen, betritt er schließlich
türkischen Boden. In Antalya dauert die Totalitätsphase noch
über drei Minuten. Dass ein halbes Jahr später, am 22 September,
eine ringförmige Sonnenfinsternis stattfindet, ist kein Zufall.
Magnetare: die stärksten Magnete der Welt
(Falls Ihr browser das Gamma nicht anzeigt: der Code γ steht für den gr. Buchstaben Gamma.)
Der 5. März des Jahres 1979 war für meine Zunft ein
denkwürdiger Tag: Ein Schauer von γ-Quanten ergoss sich über
das Sonnensystem. Die Schmerzgrenze sämtlicher γ-Detektoren auf
interplanetaren Raumsonden und Erdsatelliten wurde überschritten. Dennoch
konnte aus den Unterschieden bei den Ankunftszeiten auf den Ort des Senders am
γ-Himmel geschlossen werden. (Bei vier Messungen ist im allgemeinen der
Ort eindeutig aus den Laufzeitunterschieden berechenbar. Die Aufenthaltsorte
der Satelliten beim Eintreffen der γ-Quanten sind ja bekannt.) Alles
wies auf den jungen Supernovaüberrest N49 in der
Großen Magellanschen Wolke am Südhimmel hin, einem
Begleitsternsystem der Galaxis. Der Schauer, von keiner Menschenseele
wahrgenommen, dauerte noch nicht einmal eine Sekunde. Er hat unsere Sicht der
Dinge verändert.
An sich sind γ-Strahlungsausbrüche nichts Ungewöhnliches.
Fast täglich kracht es irgendwo im Universum. Man war auf diese
Erscheinung in den 60-er Jahren im Zuge der Überwachung des
Teststop-Abkommens von 1963 aufmerksam geworden. Die Vela-Satelliten sollten
mit ihren γ-Augen verbotene nukleare Sprengungen erspähen. Die
γ-Blitze, die man fand, hatte aber nicht der einstige politische Gegner
zu verantworten, sie waren himmlischen Ursprungs und himmlischen
Ausmaßes. Im Falle des 5. März-Ereignisses konnte jedermann
überschlagen, wieviel Energie in dieser extrem dünnen Kugelschale
aus γ-Quanten stecken muss, die sich mit Lichtgeschwindigkeit
aufbläht und die die Zählrohre hat erblinden lassen: Für
den Fünftel-Sekunden-γ-Blitz aus der Magellanschen Wolke hätte
die Sonne Tausende von Jahren lang strahlen müssen! Das erschien uns
damals, 1979, unglaublich. Inzwischen hat uns Natur belehrt, dass es sich bei
dem März-Ereignis um einen Ausbruch der harmlosen Sorte gehandelt haben
muss, ausgelöst durch ein Neutronensternbeben. Die Quelle, der
Neutronenstern, Überbleibsel einer Supernovaexplosion, wurde
nicht zerstört! Bei den Soft Gamma-Ray Repeaters, kurz
SGRs, wiederholen sich die Ereignisse nämlich, deshalb also
Repeaters. (Dass Sie sich bzgl. des soft bloß keinen
Illusionen hingeben: Das verharmlosende Adjektiv bezieht sich auf den γ-Bereich.
Das ist knallharte Röntgenstrahlung!) Das bislang letzte Beben von
SGR0526-66 wurde im Mai 1983 registriert. Kein ultimativer Todesschrei also,
wie bei einem "richtigen" γ-Strahlungs-Ausbruch, wo ein Neutronenstern
zu Tode kommt.
Was hat das alles mit Magnetfeldern zu tun? Dazu muss ich ein wenig ausholen.
Die SGRs sind junge Neutronensterne. Der in N49 ist vor 5000 Jahren
bei einer Supernovaexplosion entstanden. Das Ding ist kaum älter als die
Cheops-Pyramide! Für ihre Jugendlichkeit rotieren die SGRs allerdings
erstaunlich langsam. In der Abklingphase eines γ-Ausbruchs, im Nachhall
sozusagen, flackert die γ- und Röntgen-Leuchtkraft mit einer
Periode von etlichen Sekunden. Und die Rotationsdauer nimmt messbar zu!
Anders als bei einem Radiopulsar, der sich über Jahrmillionen mit konstanter
Geschwindigkeit um sich selbst dreht — insbesondere die
Millisekundenpulsare gelten als die genauesten Uhren der Welt —, "tickt"
so ein SGR immer langsamer. In einem Fall nimmt die Rotationsdauer um ¼
Sekunde im Jahrhundert zu. Jede Atomuhr ist da tausendfach genauer. Was aber
bremst die Rotation: Es ist das Magnetfeld, und zwar ein Feld, das
billiardenfach (10-hoch-15) das Erdmagnetfeld übertrifft. Die
Neutronensternmagnetfelder, die man zuvor kannte, waren nur billionenfach stärker!
(Solche Felder quetschen Atome, d.h. die Elektronenorbitale, zu dünnen
Nadeln zusammen. Die magnetische Kraft auf ein bewegtes Elektron
übertrifft die elektrische Anziehung durch den Atomkern bei weitem. Die
Spiral- oder Gyrationsbewegung freier Elektronen um die magnetischen
Feldlinien ist gequantelt. Die einem Übergang zwischen verschiedenen
Energieniveaus, sog. Landau-Niveaus, entsprechende Röntgenstrahlung
erlaubt die unmittelbare Messung der magnetischen Feldstärke, wie
erstmals 1977 durch eine deutsche Forschergruppe bei einem Ballonexperiment
geschehen.)
Was macht einen Neutronenstern derart magnetisch? Ein Neutronenstern wird
geboren, bricht der etwa erdgroße (entartete) Eisenkern eines
massereichen Sterns unter seinem
Eigengewicht binnen Sekundenbruchteilen in sich zusammen. Das Eisen wurde
einst durch Kernfusion aus leichteren Elementen
zusammengeschmiedet. Nun ist, was der Stern nicht weiß, so ein
Eisenatomkern der stabilste Atomkern überhaupt, der mit der höchsten
Bindungsenergie. Weder durch Fusion noch
durch Spaltung (Fission) lässt sich aus Eisen Kernenergie gewinnen. Der
Stern steht fassungslos und ohne Ausweg vor seiner letzten Energiekrise. Bar jeder
Energiequelle muss der 1½ Sonnenmassen schwere eiserne Kern eines
solchen Sterns in sich zusammensacken. Nur die Quantenmechanik vermag den
Kollaps, gerade so, zu stoppen. Es entsteht ein Gebilde nicht viel
größer als Berlin, ein Neutronenstern. Dabei wird
Gravitationsenergie frei, mehr als genug, um die äußere Hülle
des Unglückssterns abzusprengen. Außenstehende sehen eine
Supernovaexplosion. Die Protonen des kollabierenden Innern tun sich mit den
Elektronen zusammen, d.h., sie verwandeln sich unter Abgabe von Neutrinos, die letztlich
entweichen, in elektrisch neutrale Neutronen. Ohne Elektronenhüllen,
sozusagen nackt, werden die ehemaligen Atomkerne dicht an dicht gepackt und
verlieren im Kernbrei ihre einstige Identität. (Nahe dem Zentrum könnte der
Nukleonenbrei in Quarkmatsch übergehen, was Auswirkung auf die Größe
eines derartigen Neutronensterns hätte und erklärt, weshalb sich
Kernphysiker so brennend für Neutronensterndurchmesser interessieren.
Quarks kommen sonst aus unerfindlichen Gründen nur im Zweier- bzw.
Dreierpack vor, niemals einzeln.) Ein Neutronenstern
ähnelt tatsächlich einem gigantischen Atomkern, zusammengehalten von
der Schwerkraft und der starken Kernkraft, weshalb auch die Neutronen nicht
zerfallen. (In Freiheit überdauern Neutronen nur ¼ Stunde.) Ein
gerade geborener Neutronenstern dreht sich hundertemal pro Sekunde um seine
Achse. Das vergleichsweise winzige Himmelskörperchen bekam den gesamten
Drehimpuls des Vorgängersternenkerns ab! In den ersten Minuten ist es
zudem total überhitzt, und die Kernflüssigkeit "wallet und siedet
und brauset und zischt". (Dieses 100-Hz-Geblubber wäre für das
menschliche Ohr sogar hörbar.) Noch hat sich keine feste Kruste gebildet.
Bei diesen turbulenten Bedingungen springt, schnelle Rotation vorausgesetzt,
der Neutronensterndynamo an: Das beim Zusammenbruch des Sternenkerns
mitgerissene und ohnehin hochverdichtete magnetische Feld schaukelt sich
selbst induktiv auf, die Energie der Rotation entziehend. Nach wenigen Minuten
stirbt der Dynamo. Zurück bleibt ein ultrastarkes Magnetfeld.
Während bei einem "normalen" Pulsar das Magnetfeld trotz seiner
unglaublichen Stärke genaugenommen belanglos ist, legt es bei einem
Magnetar den Lebensweg fest. Die magnetische Bremsung macht den Magnetar bald,
d.h. nach nur zehntausend Jahren, von der Bildfläche verschwinden.
Vermutlich wimmelt es in der Galaxis von toten Magnetaren, unbeobachtbaren,
weil zu gemächlich rotierenden Neutronensternen! Ist das der Grund,
weshalb wir bei vielen Supernovaüberresten partout auf keinen beobachtbaren
Pulsar stoßen?
Bleibt noch zu klären, wie es zu den gelegentlichen γ bursts
(Quelle: Robert Mallozzi/NASA) kommt. Von einem solchen waren wir ja ausgegangen. Eine
thermonukleare Detonation ist es jedenfalls nicht. Dazu müsste
fusionierbares Materiel, Wasserstoff oder Helium, auf der Oberfläche
abgelagert werden, wozu ein Spenderstern nötig wäre. Nein, auch der
Ausbruch ist anscheinend magnetisch bedingt. Das Magnetfeld ist bei Magnetaren eine
tragende Kraft. Und diese schwindet. Die Folge: Krustenteile brechen und
stürzen ein. Die angestaute Spannung entläd sich schlagartig.
Danach ist wieder Ruhe, jedenfalls für eine Weile. Das Magnetfeld ist
also die Energiequelle. Die Schwerebeschleunigung auf einem Neutronensterns
macht das Hunderdmilliardenfache der Erdschwere aus. Selbst kleinste
tektonische Verschiebungen gehen mit gewaltigen Energieumsätzen einher.
Ein Spaziergänger, der dort auf die Nase fiele, der Länge lang hinschlüge,
täte dies mit der Wucht einer Wasserstoffbombe! (Wozu er aber erst einmal
aufrecht stehen müsste, was bei 10-hoch-11 g mühsam ist.
Die Neutronensternatmosphäre reichte, um ein Letztes noch
hinzuzufügen, gerade bis zu seinem Knöchel. Ich sehe schon, auf den
Neutronenstern werde ich zurückkommen müssen.)
Zur Beachtung
Falls Sie sich fragen, stimmt das alles, was der von sich gibt, dürften Sie richtig liegen. Seien Sie skeptisch! Fehler, verschmerzbare wie schmerzliche, und Ungenauigkeiten schleichen sich immer ein, was nichts entschuldigt. Und ob meine Sicht der Dinge immer den Kern trifft ...? Ich versuche, für die Astronomie zu werben, nicht mehr und nicht weniger. Kurz, ich bemühe mich, aber — «Nobody is perfect».
Wer Quellenangaben wünscht, schreibt mir bitte eine E-Mail.
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