Gravitation mit Neutronensternen testen

  • 14. April 2014

Die gekrümmte Raumzeit um einen Neutronenstern sieht immer ähnlich aus, egal wie er beschaffen ist. Woran liegt das?

Der Roman „2001 - Odyssee im Weltraum“ handelt von mysteriösen Monolithen, deren innere Struktur sich jeglicher Untersuchung entzieht und die in unterschiedlichen Größen auftreten. Aber sie weisen eine erstaunliche Gemeinsamkeit in ihrer Geometrie auf: Das Verhältnis ihrer drei Kantenlängen ist 1 : 4 : 9. Im vergangenen Jahr stellten Forscher bei Neutronensternen  eine ähnliche Eigenschaft fest.

Abb.: Die gekrümmte Raumzeit, die einen Neutronenstern umgibt, weist ähnliche Eigenschaften auf wie die Monolithen im Roman „2001: A Space Odyssee". (Bild: L. Le Brun)

Abb.: Die gekrümmte Raumzeit, die einen Neutronenstern umgibt, weist ähnliche Eigenschaften auf wie die Monolithen im Roman „2001: A Space Odyssee". (Bild: L. Le Brun)

Neutronensterne sind im Durchmesser nur rund 10 Kilometer groß, dafür aber bis zu dreimal so schwer wie unsere Sonne. Sie entstehen, wenn ein großer Stern kollabiert, wodurch sein heißer Kern extrem verdichtet, also enorme Massen auf vergleichsweise kleinem Raum konzentriert. Diese hochverdichtete Materie bewirkt die Krümmung von Raum und Zeit in der Umgebung des Sterns. Auffällig ist dabei die Universalität der Struktur der gekrümmten Raumzeit. Sie stellt sich als unabhängig von der Größe der Sterne dar, als auch ihrer inneren Beschaffenheit, die noch zu großen Teilen unbekannt ist.

Mehrere Forschergruppen gingen daraufhin der Frage nach, in welchem Umfang diese Erkenntnis für komplexere Modelle und insbesondere für reale Neutronensterne Gültigkeit behält. Forscher der NESTAR (NEutron STAR)-Arbeitsgruppe aus Belgien, Deutschland, Indien und Portugal, welche vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen aus geführt wird, publizieren nun ihr wegweisendes Ergebnis: Die Universalität der Struktur der Raumzeit um einen Neutronenstern bleibt auch bei beliebig schnell rotierenden Neutronensternen bestehen.

Dieser Nachweis stärkt das Fundament der Universalität, so dass sich diese zu einem leistungsfähigen Werkzeug für Beobachtungen von Neutronensternen entwickeln kann. Ähnlich wie die Monolithen im Science-Fiction-Roman den Erfindergeist der ersten Menschen beflügelten, sehen die Wissenschaftler nun in der Erforschung von Neutronensternen das Potential, unser bisheriges Verständnis von Gravitation und den anderen drei Grundkräften der Physik auf eine neue Ebene zu heben. Dadurch werden Neutronensterne zu vielversprechenden Laboratorien der physikalischen Grundlagenforschung.

ZARM / PH

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