Auf der Spur der Magnetare

Magnetare gehören zu den geheimnisvollsten und seltensten Objekten, die unser Universum zu bieten hat, man kennt derzeit gerade mal 15 Stück davon. Magnetare sind Neutronensterne, soviel weiß man. Als ob Neutronensterne ansich nicht schon kompliziert genug wären - schließlich hat man es hier mit Materie zu tun, die so stark komprimiert wurde, daß sich die Atome auflösen und die negativ geladenen Elektronen aus der Hülle in den Kern gepreßt werden, so daß sie mit den positiv geladenen Protonen zu Neutronen verschmelzen: Eineinhalb bis drei Sonnenmassen werden bei ihrer Entstehung am Ende des Lebens von Sternen mittlerer Masse auf einen Durchmesser von etwa 20 bis 30 km zusammengepreßt. Die Eigenschaften der Neutronenstern-Materie sind dementsprechend derart extrem, daß wir sie uns kaum vorstellen können. Auch ihre Untersuchung wird schwierig, weil wir sie auch in den größten Teilchenbeschleunigern nicht nachbilden können. Sogar theoretische Modellrechnungen erreichen irgendwann ihre Grenzen. Viele Details rund um Neutronensterne, ihren inneren Aufbau und ihre Entstehung sind deshalb noch immer unverstanden.

Magnetare sind nun Neutronensterne mit einem extrem starken Magnetfeld, etwa 10 Milliarden mal stärker als das Erdmagnetfeld und damit etwa 1000 mal so stark wie das Magnetfeld eines normalen Neutronensterns. Das Magnetfeld eines Neutronensterns ist ein Überbleibsel aus seinem früheren Sternleben: Bei der Entstehung des Neutronensterns wird das ursprünglich viel schwächere Magnetfeld des Sterns sozusagen mitkomprimiert und dadurch verstärkt. Für die Magnetare gibt es nun zwei mögliche Entstehungsszenarien: Entweder könnte durch extrem schnelle Rotation des Neutronensterns eine Art Dynamo in Gang gesetzt werden, die das Magnetfeld weiter verstärkt, oder die Magnetare entstehen direkt als Überreste der seltenen Ap- und Bp-Sterne, die schon während ihres Sternlebens ein vergleichsweise starkes Magnetfeld haben.

Magnetare machen durch kurze starke Röntgen- und Gammastrahlenausbrüche auf sich aufmerksam, bei denen sich das Magnetfeld der Magnetare neu anordnet. Dem ersten großen Burst folgt dann eine Serie unregelmäßiger und schwächerer kleinerer Ausbrüche. Solche Röntgen- und Gammaquellen nennt man Soft Gamma Repeater, kurz SGRs.

Artist's Impression eines Magnetars mit XMM-Newton Lichtkurve mit schwächeren Ausbrüchen von SGR0501+4516. Image Credits: Magnetar Illustration: NASA, SGR0501+4516 burst data (below): ESA/XMM-Newton (Rea et al. 2009)

Am 22. August letzten Jahres hat ein bis dahin unbekannter Magnetar mit seinem Anfangs-Ausbruch den Gamma Ray Burst Detektor des Swift-Satelliten aktiviert. Wenige Stunden später hatte man schon den Röntgensatelliten XMM-Newton auf den neuen Soft Gamma Repeater SGR 0501+4516 angesetzt, der dann im Laufe der folgenden vier Monate zusammen mit dem Gamma Ray Satelliten Integral den langsamen Abfall der Aktivität des Magnetars überwachte.

SGR 0501+4516 ist etwa 15000 Lichtjahre entfernt und mit seiner Entdeckung zu einem der wichtigsten Helfer geworden, die Natur der Soft Gamma Repeater und Magnetare unter die Lupe zu nehmen. Die Neutronensternforscher warten nun auf den nächsten großen Knall.