Heidelberg – Etwa ein Zehntel der bekannten Neutronensterne gehört einer ganz besonderen Untergruppe an: Ihr Magnetfeld ist etwa tausendmal stärker als bei "gewöhnlichen" Neutronensternen, was sie zu den stärksten Magneten im Universum macht. Anders umgerechnet ist es "bis zu einhundert Millionen Mal stärker als das stärkste Magnetfeld, das jemals von Menschen erzeugt wurde", zieht Friedrich Röpke vom Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) einen Vergleich.
Doch wie kann ein solches Objekt entstehen? Ein deutsch-britisches Forscherteam glaubt die Antwort mit umfangreichen Computersimulationen gefunden zu haben: Extrem starke Magnetfelder entstehen demnach bei der Verschmelzung von zwei Sternen. Explodieren solche Sterne dann in einer Supernova, könnten daraus Magnetare entstehen. Ihre Erkenntnisse haben die Forscher der Universität Heidelberg, der Max-Planck-Gesellschaft, des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien und der University of Oxford im Fachmagazin "Nature" veröffentlicht.
Der Kontext
Das Universum ist von Magnetfeldern durchzogen. So hat beispielsweise unsere Sonne eine Hülle, in der konvektive Ströme ununterbrochen magnetische Felder erzeugen. "Obwohl massereiche Sterne keine solche Hülle besitzen, beobachten wir trotzdem bei rund zehn Prozent von ihnen an der Oberfläche ein starkes, großskaliges Magnetfeld", sagt Fabian Schneider vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg und Erstautor der Studie.
Derartige Felder wurden den Angaben zufolge bereits 1947 entdeckt, ohne dass ihr Ursprung bisher vollständig geklärt werden konnte. Schon vor über einem Jahrzehnt vermuteten Wissenschafter, dass starke Magnetfelder bei der Verschmelzung von zwei Sternen erzeugt werden. "Bis jetzt waren wir jedoch nicht in der Lage, diese Hypothese zu testen, weil es uns an den dafür nötigen Computertools fehlte", fügt Sebastian Ohlmann vom Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft in Garching hinzu.
Nun nutzten die Forscher den sogenannten Arepo-Code, einen hochdynamischen Simulationscode auf den Computerclustern des HITS, um die Eigenschaften des Sterns Tau Scorpii zu erklären. Dabei handelt es sich um einen massereichen magnetischen Stern, der sich 500 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Skorpion befindet und einen sechsmal größeren Radius als unsere Sonne hat.
Bereits 2016 fanden Schneider und Philipp Podsiadlowski von der Universität Oxford heraus, dass es sich bei Tau Scorpii um einen sogenannten Blauen Nachzügler handelt. Diese Blue Stragglers sind das Ergebnis verschmolzener Sterne. "Wir gehen davon aus, dass Tau Scorpii sein starkes Magnetfeld beim Verschmelzungsprozess erhalten hat", sagt Podsiadlowski. Mit seinen Computersimulationen zu Tau Scorpii zeigte das deutsch-britische Forscherteam nun, dass sich ein solches Feld durch starke Turbulenzen bei der Verschmelzung zweier Sterne bilden kann.
Ein durchaus üblicher Prozess
Sternverschmelzungen kommen nach Angaben der Heidelberger Universität relativ häufig vor: Wissenschafter nehmen an, dass ungefähr zehn Prozent aller massereichen Sterne in der Milchstraße das Produkt eines solchen Prozesses sind. Dies wiederum würde sehr gut zu der Häufigkeit passen, mit der magnetische massereiche Sterne beobachtet werden, wie Schneider betonte.
Astronomen gehen davon aus, dass genau diese Sterne bei Explosionen in Supernovae Magnetare bilden könnten. Dies dürfte auch bei Tau Scorpii passieren, wenn der magnetische Stern am Ende seines Lebens explodiert. (red, APA, 10. 10. 2019)