Wann droht der Kollaps? Wird ein Neutronenstern zu schwer, kollabiert er zu einem Schwarzen Loch. Doch wo diese Massen-Obergrenze für diese exotischen Sternenreste liegt, haben Astronomen erst jetzt aufgeklärt. Demnach droht der Kollaps eines nicht-rotierenden Neutronensterns schon ab 2,16 Sonnenmassen. Die entscheidenden Daten zu dieser Erkenntnis lieferte die 2017 beobachtete Neutronenstern-Kollision.
Neutronensterne gehören zu den dichtesten Objekten im Universum: Typischerweise sind sie zwar nur rund zehn bis zwölf Kilometer groß, haben aber bis zur doppelten Masse der Sonne. Die Materie in ihnen ist so stark komprimiert, dass ein Teelöffel voll davon Milliarden Tonnen wiegen würde. Entsprechend groß sind auch die Gravitationskräfte dieser exotischen Objekte. Der Druck in ihren Inneren lässt sogar Elektronen und Protonen zu Neutronen verschmelzen – daher der Name.
Wo liegt die Obergrenze?
Doch wie groß und schwer kann ein Neutronenstern werden? Über diese Frage rätseln Astronomen schon seit den 1960er Jahren. Zwar ist bekannt, dass diese Objekte nicht beliebig zulegen können. Denn wird eine bestimmte Massengrenze überschritten, führt die enorme Gravitation zum Kollaps – und es entsteht ein Schwarzes Loch.
Jetzt ist es Luciano Rezzolla und seinem Team von der Goethe-Universität Frankfurt erstmals gelungen, eine obere Grenze für diese maximale Masse von Neutronensternen zu berechnen. Grundlage dafür bildeten Zustandsgleichungen, die die gegenseitige Abhängigkeit von Druck, Volumen und Temperatur in diesen Objekten beschreiben. Bereits 2016 hatten die Forscher entdeckt, dass Neutronensterne dabei einer Art universeller Regel folgen.
