Wenn Neutronensterne Pirouetten drehen

Die Bezeichnung „Pulsar“ ist eigentlich ein Kunstwort und setzt sich aus den englischen Worten „PULSAting source“ und „Radio emission“ zusammen. Aufgrund der immer neuen Erkenntnisse, die die moderne Wissenschaft über diese pulsierenden Radioquellen gewinnt, ist ihre künstliche Bezeichnung allerdings schnell in den normalen Sprachgebrauch übergegangen.

Dabei sind Pulsare alles andere als normal! Bei diesen astronomischen Objekten handelt es sich nämlich um ein ganz besonderes Endstadium eines massereichen Sterns. Hat ein solcher das Ende seiner Lebensdauer erreicht und seinen Brennstoffvorrat aufgebraucht, nimmt der Strahlungsdruck in seinem Inneren ab und die Gravitation gewinnt die Oberhand – das Gleichgewicht ist aufgelöst und der Stern kollabiert. Allen Neutronensternen ist gemein, dass sie – in kosmischen Maßstäben – sehr kleine Durchmesser (wenige zehn Kilometer) bei extrem hohen Dichten besitzen. So gelten sie als kompakteste Objekte ohne Ereignishorizont im Universum. Zudem weisen sie so extrem starke Magnetfelder auf, dass Atome in ihrer Nähe in die Länge gezogen werden würden, da die Kräfte zwischen Elektronen und Atomkern zu schwach wären.

Besonders spannend werden die Beobachtungen, wenn die Achse des Magnetfeldes und die Rotationsachse des Neutronensterns nicht übereinstimmen. Dann nämlich sendet der Neutronenstern entlang der Magnetfeldachse Strahlung aus, die das 100.000-Fache der Strahlungsleistung unserer Sonne erreicht und aus seiner Rotationsenergie gespeist wird. Das hat zur Folge, dass sich der Pulsar im Laufe der Zeit immer mehr verlangsamt, wodurch seine Lebensdauer auf etwa zehn Millionen Jahre beschränkt ist. Seine Strahlungskegel entlang der Magnetfeldachse erhält ein Pulsar dadurch, dass sich seine Magnetfeldlinien durch den ihn umgebenden ionisierten Gasnebel bewegen. Somit werden die geladenen Teilchen längs der Magnetfeldlinien mitgenommen und senden Strahlung aus. Liegt die Erde zufällig auf der richtigen Achse, empfangen wir – wie von einem Leuchtturm im All – die auffälligen Strahlungsblitze.

Der erste Pulsar wurde 1967 entdeckt, als Jocelyn Bell und ihr Doktorvater Antony Hewish am Mullard Radio Astronomy Observatory nach Radioquellen suchten. Dabei fiel ihnen die Quelle mit der späteren Bezeichnung PSR B1919+21 durch ihre stark regelmäßigen Signale auf, was sie zunächst zu dem Namen „Little Green Man 1“ verleitete. Dieser hat mit 1,337 Sekunden eine vergleichsweise große Rotationsperiode und ist etwa 2000 Lichtjahre von uns entfernt.

Der erste Millisekundenpulsar – die Sportwagen unter den Pulsaren – wurde erst zwölf Jahre später entdeckt und trägt die klangvolle Bezeichnung PSR 1937+21. Seine Rotationsdauer beträgt 1,558 Millisekunden und ist so regelmäßig, dass sie sogar die Genauigkeit von Atomuhren übertrifft.

Neben der deutlich kürzeren Rotationsdauer unterscheiden sich Millisekundenpulsare außerdem durch ihr schwaches Magnetfeld von den „langsamen“ Pulsaren, wodurch sie deutlich weniger abgebremst werden und somit längere Lebensdauern aufweisen.

Das Radioteleskop-Netzwerk LOFAR entdeckte nun einen Millisekundenpulsar, der es in sich hat. Mit 707 Umdrehungen pro Sekunde ist PSR J0952-0607 der zweitschnellste Pulsar, der jemals aufgespürt wurde. Er ist zwischen 3200 und 5700 Lichtjahren entfernt und zeichnet sich dadurch aus, dass er Gas von einem leichten Nachbarstern abzieht, was seine Drehung zusätzlich ankurbelt.

Der bislang rasanteste Pulsar trägt den Namen PSR J1748-2446ad und dreht sich unfassbare 716-mal pro Sekunde.

Doch damit ist dem Geschwindigkeitswahn noch kein Ende gesetzt: Rein theoretisch ließen Pulsare unter idealen Bedingungen bis zu 1200 Umdrehungen pro Sekunde zu, bevor die abgestrahlten Gravitationswellen zu stark wären. Bislang konnte jedoch ein solch „überdrehter“ Neutronenstern noch nicht beobachtet werden.

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