Magnetisches Monster: Wie ein Stern zum Magnetar wird

Magnetare sind Neutronensterne mit einem extrem starken Magnetfeld. Astronomen kennen inzwischen viele dieser seltsamen Sternenleichen, doch wie sie genau entstehen, wissen sie bislang nicht.

Ein internationales Forscherteam ist einer Erklärung jetzt ein Stückchen näher gekommen: Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass der alte, überwiegend aus Helium bestehende Stern HD 45166 bereits ein ungewöhnlich starkes Magnetfeld aufweist. Kollabiert dieser Stern zu einem Neutronenstern, so würde sich dieses Magnetfeld gewaltig verstärken und auf diese Weise schließlich ein Magnetar entstehen, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Eigentümliches Magnetfeld

„Die gesamte Oberfläche dieses Helium-Sterns ist so magnetisch wie die stärksten Magnete, die wir auf der Erde bislang hergestellt haben“, erklärt Pablo Marchant von der Universität Löwen in Belgien. Mit einer Feldstärke von 43.000 Gauß stellt HD 45166 einen Rekord für Sterne auf, die groß genug sind, um zu einem Neutronenstern zu kollabieren. Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld beträgt am Boden etwa 0,4 Gauß.

Der 3000 Lichtjahre entfernte Stern HD 45166 stellt Astronomen bereits seit hundert Jahren vor Probleme, denn er wollte sich trotz aller theoretischen Bemühungen nicht in ihre Entwicklungsmodelle einfügen. Seit langem war bekannt, dass es sich um einen so genannten Wolf-Rayet-Stern handelt, der seine äußere Hülle aus Wasserstoff ins Weltall abgegeben hat und deshalb überwiegend aus Helium besteht. Zusammen mit einem normalen Stern bildet er ein Doppelsystem.

Um mehr über des Himmelsobjekt zu erfahren, haben Marchant und seine Kollegen den Stern mit zahlreichen Teleskopen beobachtet und zusätzlich Archivdaten ausgewertet. Wie sich zeigte, besitzt HD 45166 eine etwas geringere Masse als bislang angenommen, etwa das Doppelte der Masse unserer Sonne. Der Abstand des Helium-Sterns zu seinem Partner ist dagegen erheblich größer als zuvor vermutet. Entscheidend für die Forscher war jedoch eine weitere Entdeckung: Das Licht von HD 45166 zeigt charakteristische Eigenschaften, die auf ein starkes Magnetfeld hindeuten.

Und dieses starke Magnetfeld, so die Forscher, sorgt dafür, dass sich HD 45166 von anderen Wolf-Rayet-Sternen unterscheidet. Das Team vermutet, dass HD 45166 durch die Verschmelzung von zwei kleineren Helium-Sternen entstanden ist. Solche Helium-Sterne mit geringerer Masse besitzen oft stärkere Magnetfelder als massereiche Helium-Sterne.

Kollaps zum Magnetar

Mithilfe ihrer neuen Erkenntnisse über HD 45166 haben die Wissenschaftler die weitere Entwicklung des Sterns im Computer simuliert. Wenn die Kernfusion im Inneren des Sterns zum Erliegen kommt, dann kollabiert er aufgrund seiner Masse zu einem Neutronenstern, wie die Rechnungen zeigen. Dabei bleibt das Magnetfeld erhalten, konzentriert auf den nun viel kleineren Himmelskörper: Neutronensterne sind typischerweise lediglich etwa 20 Kilometer groß. Damit wächst die Stärke des Magnetfelds auf gewaltige 100 Billionen Gauß an. Das ist die typische Magnetfeld-Stärke von Magnetaren.

„Dieser Wolf-Rayet-Stern kann der unmittelbare Vorläufer eines Magnetars sein“, schließen die Forscher. Bleibt die Frage, ob alle Magnetare auf diese Weise entstehen. „Wir haben hier lediglich einen möglichen Entstehungsweg für Magnetare aufgezeigt“, betont Tomer Shenar von der Universität Amsterdam in den Niederlanden. „Ob dieser Weg eine Ausnahme oder eher die Regel ist, können erst weitere Untersuchungen zeigen.“