Kollidierende Neutronensterne produzieren Rekord-Magnetfelder

Deutschen und britischen Forschern ist es erstmalig gelungen, die Kollision von zwei Neutronensternen unter Berücksichtigung ihrer Magnetfelder zu simulieren. Dabei zeigte sich, dass bei solchen kosmischen Katastrophen für Sekundenbruchteile gewaltige Magnetfelder entstehen.

Magnetfelder kollidierender Neutronensterne
Magnetfelder kollidierender Neutronensterne

Bremen / Exeter (Großbritannien) - Diese Felder sind 1000 Millionen Millionen mal stärker als das irdische Magnetfeld und damit die stärksten Magnetfelder im Kosmos. Vermutliche treiben diese Rekord-Magnetfelder die energiereichsten Explosionen im Kosmos, die so genannten Gammastrahlungsausbrüche, an. Die Forscher berichten in der Onlineausgabe des Fachblatts "Science" über ihre Simulationen.

"Wir waren überrascht, wie schnell diese immensen Magnetfelder erzeugt wurden - innerhalb von ein bis zwei Millisekunden, nachdem die beiden Neutronensterne sich berührten", erläutert Daniel Price von der University of Exeter, einer der beteiligten Wissenschaftler. In früheren Simulationen anderer Forscher war aus den beiden Neutronensternen ein Schwarzes Loch entstanden, bevor es zu einem magnetischen Ausbruch kommen konnte. Doch die Simulationen von Price und seinen Kollegen von der University of Exeter und der International University Bremen zeigen nun, dass die Verschmelzung der Neutronensterne 100 Millisekunden dauert - und das die Magnetfelder sich bereits am Anfang dieses Vorgangs gewaltig verstärken.

Neutronensterne sind Überreste massereicher Sterne, die ihr Leben in einer Supernova-Explosion ausgehaucht haben. Umkreisen sich zwei Neutronensterne, so verlieren sie durch die Abstrahlung von Gravitationswellen langsam an Bahnenergie. Irgendwann kommt es zur Katastrophe - die beiden Sternenleichen kollidieren. Die Simulation dieses Vorgangs ist extrem aufwändig. "Wir haben monatelang Tag und Nacht programmiert, um das Projekt zum Laufen zu bringen", sagt Stephan Rosswog von der International University Bremen, "und um die wenigen Millisekunden der Kollision zu berechnen, benötigt unser Supercomputer mehrere Wochen."

Die Simulationen zeigen, dass sich die Magnetfelder der beiden Neutronensterne bei der Kollision ineinander verwickeln. Dabei entsteht, so Price, "ein Paket lokal konzentrierter, sehr starker und ineinander verwickelter Feldlinien." Vermutlich wird dieses konzentrierte Magnet-Paket dann nach außen katapultiert und löst den Gammastrahlungsausbruch aus. Allerdings kann die Simulation den weiteren Vorgang von der Bildung des starken Magnetfeldes bis zum Ausbruch bislang nicht verfolgen. "Da können wir bislang nur plausible Extrapolationen machen", so Rosswog, "es ist also noch viel zu tun."