Robert Klatt
Der rund 3.000 Lichtjahre entfernte Pulsar PSR J0952-0607 ist schwerer, als die Modelle der Astrophysik vorgesehen haben. Möglich ist dies aufgrund seiner extrem schnellen Rotation, die verhindert, dass der dichte Neutronenstern zu einem Schwarzen Loch kollabiert.
Berkeley (U.S.A.). Wenn ein massereicher Stern am Ende seines Lebenszyklus explodiert, entsteht abhängig von seiner Masse ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Ein Neutronenstern ist ein zwischen zehn und 15 Kilometern kleines Objekt mit extrem hoher Dichte. Diese komprimiert die Materie so stark, dass seine Atome sich auflösen. Laut gängigen Modellen der Astrophysik kann ein solcher Neutronenstern ohne Rotation höchstens 2,16 Sonnenmassen schwer sein. Bei einem Neutronenstern mit Rotation ist laut den Modellen eine bis zu 20 Prozent höhere Masse möglich. Die Massenobergrenze für schnell rotierende Neutronensterne konnte die Astronomie bisher nicht bestimmen.
Nun haben Wissenschaftler der Stanford University, der University of California Berkeley und des W. M. Keck Observatory erstmal den schnellsten bekannten Neutronenstern der Milchstraße gewogen. Der Millisekunden-Pulsar PSR J0952-0607 dreht sich pro Minute 42.000 Mal um seine eigene Achse. Dabei sendet ihr starke Gamma- und Radiostrahlung in den Weltraum aus. Außerdem handelt es sich beim Pulsar PSR J0952-0607 um eine sogenannte Schwarze Witwe, weil er seinen nur noch 20 Jupitermassen schweren Begleitstern nahezu komplett erodiert hat.
Laut der auf dem Preprint-Server arXiv publizierten Studie haben die Forscher um Roger Romani die Masse des Pulsars mit dem Teleskop des Keck-Observatoriums in Hawaii bestimmt. Sie beobachteten dazu Schwankungen im Lichtspektrum des Begleitsterns mit dem hochauflösenden Spektrografen des Observatoriums. Anhand der minimalen Schwankungen konnten sie bestimmen, wie sich der Begleitstern um den Pulsar bewegt und wie die Gravitation des Neutronensterns auf den Begleitstern wirkt. Diese Informationen ermöglichen es wiederum, die Masse des Pulsars PSR J0952-0607 zu errechnen.
Der Pulsar PSR J0952-0607 ist rund 2,35 Sonnenmassen schwer und damit der schwerste bekannte Neutronenstern der Milchstraße. Zudem ist die Masse des Neutronensterns sehr wahrscheinlich nahe der absoluten Obergrenze. „Wir werden nach weiteren Schwarzen Witwen und ähnlichen Neutronensternen suchen, die sich noch näher an der Grenze zum Schwarzen Loch bewegen. Aber wenn wir keine finden, stärkt dies das Argument, dass gut 2,3 Sonnenmassen die absolute Obergrenze ist“, erklärt Romani.
Laut den Astronomen war der Pulsar PSR J0952-0607 jedoch nicht immer so schwer. Zu Beginn soll er die typische Masse von rund eineinhalb Sonnenmassen gehabt haben. Im Laufe der Zeit wuchs seine Masse durch das abgezogene Material von seinem Begleitstern jedoch stetig. „Aus unseren Daten schließen wir, dass PSR J0952-0607 mindestens 0,5 Sonnenmassen, wahrscheinlicher eine Sonnenmasse durch Akkretion hinzugewonnen hat“, erklären die Autoren.
arXiv, doi: 10.48550/arXiv.2207.05124