Neutronensterne: Fast so krass wie schwarze Löcher
Dinge Erklärt – Kurzgesagt
https://www.youtube.com/watch?v=bRu7i011Fxo

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 (Schimmernde Töne) Neutronensterne sind mit das Krasseste im ganzen Universum.
0:07 Riesige Atomkerne, die bei einem Durchmesser von gerade mal ein paar Kilometern
0:12 die Masse eines Sterns haben. Ihre Existenz verdanken sie dem Tod von etwas Gewaltigem.
0:21 (Muntere Musik) (Belebte Musik)
0:29 Sterne existieren in einem fragilen Gleichgewicht. Gravitation zieht die Masse
0:34 von Abermilliarden Tonnen heißem Plasma zusammen und presst alle Stoffe mit einer solchen Kraft ineinander,
0:40 dass deren Kerne verschmelzen. Wasserstoff verschmilzt zu Helium und setzt Energie frei,
0:46 die versucht, der Schwerkraft zu entkommen. In diesem Gleichgewicht sind Sterne ziemlich stabil.
0:54 Mit der Zeit geht der Wasserstoff aber aus. Mittelgroße Sterne wie die Sonne durchlaufen dann
0:59 eine Phase als Riesenstern, in der das Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff verbrennt,
1:04 bevor sie zu Weißen Zwergen werden. Interessant wird es, wenn Sternen das Helium ausgeht,
1:10 die viel massereicher sind als die Sonne. Das Gleichgewicht zwischen Druck und Strahlung kippt.
1:16 Die Schwerkraft gewinnt und drückt den Stern noch stärker zusammen. Der Kern verbrennt heißer und schneller.
1:23 Die äußeren Schichten dehnen sich aus und immer schwerere Elemente verschmelzen miteinander.
1:29 Bis aus Kohlenstoff Neon wird, dauert es Jahrhunderte. Aus Neon Sauerstoff ein Jahr.
1:34 Aus Sauerstoff Silizium ein paar Monate. Und aus Silizium Eisen einen Tag. Dann folgt der Tod.
1:42 Eisen ist nukleare Asche, die keine Energie mehr abgibt und nicht weiter verschmolzen werden kann.
1:47 Die Verschmelzung stoppt also plötzlich, was das Gleichgewicht zerstört.
1:51 Ohne den nach außen gerichteten Druck wird der Kern vom enormen Gewicht des Sterns einfach zermalmt.
1:58 Was als nächstes passiert ist Wahnsinn. Und ziemlich beängstigend.
2:02 Partikel wie Elektronen und Protonen wollen sich eigentlich nicht näherkommen.
2:06 Der Druck des kollabierenden Sterns verschmilzt sie aber zu Neutronen, die dann dicht zusammengedrückt werden wie in einem Atomkern.
2:15 Aus einer erdgroßen Eisenkugel wird also eine Kugel aus reiner Kernmaterie
2:19 von der Größe einer Stadt. Aber nicht nur der Kern, der ganze Stern implodiert.
2:24 Und die Schwerkraft zieht die äußeren Schichten mit einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit nach innen.
2:30 Die Implosion prallt am eisernen Kern ab und die resultierende Schockwelle explodiert nach außen
2:35 und katapultiert den Rest des Sterns ins All. So eine Supernovaexplosion strahlt heller als ganze Galaxien.
2:43 (Dynamische Musik) Übrig bleibt ein Neutronenstern.
2:47 Er hat etwa eine Million Mal mehr Masse als die Erde. Bei einer Breite von gerade mal etwa 25 Kilometern.
2:54 Das ist so dicht, dass die Masse aller lebenden Menschen in nur einem Kubikzentimeter der Neutronensternmaterie
3:00 Platz hätte. Also ungefähr eine Milliarde Tonnen in der Größe eines Würfelzuckers.
3:05 Kurz gesagt: Der Mount Everest in einer Kaffeetasse. Ein Neutronenstern ist richtig extrem.
3:12 Er hat die größte Schwerkraft nach Schwarzen Löchern. Und wäre er noch dichter, würde er zu einem werden.
3:19 Licht krümmt sich darum herum, sodass man die Vorder- und Teile der Rückseite sehen kann.
3:25 Seine Oberfläche wird bis zu eine Million Grad Celsius heiß. Im Vergleich zu den mickrigen 6.000 Grad unserer Sonne.
3:33 Klar soweit. Und von nahem?
3:36 Obwohl diese riesigen Atomkerne Sterne sind, sind sie auch ein bisschen wie Planeten
3:40 mit einer festen Kruste um einen flüssigen Kern. Die Kruste ist extrem hart.
3:45 Die äußersten Schichten bestehen aus übriggebliebenem Eisen von der Supernova,
3:50 dicht zusammengepresst in einem Kristallgitter, durch das Elektronen fließen.
3:55 Weiter in der Tiefe drückt die Schwerkraft die Kerne zusammen. Es gibt immer weniger Protonen.
4:00 Denn die meisten davon sind zu Neutronen verschmolzen. Am Boden der Kruste werden die Kerne sogar so fest zusammengepresst,
4:08 dass sie sich berühren. Protonen und Neutronen ordnen sich neu zu langen Zylindern oder Platten.
4:14 Riesige Kerne mit Millionen Protonen und Neutronen, die aussehen wie Spaghetti oder Lasagne.
4:21 Physiker nennen das "nukleare Pasta". Nukleare Pasta ist extrem dicht.
4:26 Die vielleicht stärkste Materie im Universum, quasi unzerstörbar. Klumpen dieser Pasta bilden in einem Neutronenstern sogar Berge,
4:35 die zwar nur ein paar Zentimeter hoch sind, aber um ein Vielfaches mehr Masse haben als der Himalaya.
4:40 Irgendwo unter der Pasta liegt der Kern. Wir wissen nicht wirklich,
4:44 was mit Materie unter so hohem Druck passiert. Vielleicht lösen sich Protonen und Neutronen
4:49 zu einem Quarkmeer auf, zu einem Quark-Gluon Plasma. Manche dieser Quarks werden vielleicht
4:56 zu sogenannten "Seltsamen Quarks", die "Seltsame Materie" bilden. Die ist so verrückt, dass wir ein ganze Video darüber gemacht haben.
5:03 Vielleicht bleiben sie aber auch einfach Protonen und Neutronen. Niemand weiß es.
5:08 Und genau deshalb erforschen wir sie. Das alles ist ziemlich schwer und zwar buchstäblich.
5:14 Also zurück ins All. Ganz zu Beginn des Kollapses
5:18 drehen sich Neutronensterne sehr, sehr schnell um die eigene Achse wie eine Ballerina, die ihre Arme anzieht.
5:24 Neutronensterne sind Ballerinas im All, die sich viele Male pro Sekunde drehen.
5:29 Dadurch entstehen Strahlungsimpulse, weil ihr extremes Magnetfeld einen Strahl von Radiowellen erzeugt, der bei jeder Drehung vorbeizieht.
5:39 Diese Radiopulsare sind die bekanntesten unter den Neutronensternen.
5:43 In der Milchstraße wissen wir von etwa 2.000 davon. Diese Magnetfelder sind die stärksten im Universum.
5:50 Direkt nach der Entstehung eine Milliarde Mal stärker als das der Erde.
5:54 Wir nennen sie Magnetare, bis sie sich etwas beruhigt haben. Die besten Neutronensterne
6:00 sind aber mit anderen Neutronensternen befreundet. Weil sie Energie als Gravitationswellen ausstrahlen,
6:07 die eine Krümmung der Raumzeit verursachen, verkleinern sich ihre Orbits.
6:12 Dann können sie kollidieren und einander in einer Kilonova-Explosion zerstören,
6:16 in der sie ihr Inneres ausspeien. Passiert das, wird alles so extrem,
6:22 dass sich für eine kurze Zeit wieder schwere Kerne bilden. Nicht durch Fusion, sondern weil neutronenreiche Materie zerfällt
6:29 und sich neu zusammensetzt. (Dynamische Musik) Erst seit kurzem wissen wir, dass das vermutlich der Ursprung
6:35 der meisten schweren Elemente im Universum ist. Gold, Uran, Platin und Dutzende andere.
6:40 (Lebhafte Musik) Jetzt zerfallen unsere beiden Neutronensterne
6:43 und werden zu einem Schwarzen Loch. Um Elemente zu schaffen,
6:48 müssen Neutronensterne also nicht nur einmal, sondern gleich zweimal sterben.
6:53 Über Jahrmillionen verteilen sich diese Atome wieder in der Galaxie. Einige bilden Wolken, die die Schwerkraft
6:59 zu neuen Sternen und Planeten zusammenzieht. Ein immer wiederkehrender Kreislauf.
7:04 Unser Sonnensystem ist ein Beispiel dafür. Und Überbleibsel von Neutronensternen sind allgegenwärtig.
7:10 Unsere ganze technologisierte Welt besteht aus Elementen, die vor Äonen aus Neutronensternen entstanden sind.
7:17 Nach einer 13 Milliarden Jahre dauernden Reise bilden diese Atome jetzt unsere Welt.
7:24 Ziemlich cool. Oder? (Friedliche Musik, Vogelgezwitscher)