Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Neutronensterne sind die Überreste massereicher Sterne: mehr als eine Sonnenmasse, zusammengepresst auf eine Kugel von der Größe einer Stadt. Sie rotieren rasend schnell und besitzen extreme Magnetfelder. Dieses Quiz führt von der Entdeckung des Neutrons über Pulsare und Magnetare bis zum Inneren der Sterne, wo Materie supraflüssig wird. Auch die Verschmelzung zweier Neutronensterne, 2017 als Gravitationswellensignal GW170817 gemessen, kommt vor.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Welchen Radius hat ein typischer Neutronenstern?
10 bis 12 km
Trotz dieser geringen Größe liegen die Massen der bislang entdeckten Exemplare zwischen etwa 1,2 und 2,35 Sonnenmassen.
Q 02Welche Astronomin entdeckte 1967 mit Antony Hewish die Radioimpulse eines Pulsars?
Jocelyn Bell
Der Pulsar wurde später als isolierter, rotierender Neutronenstern gedeutet; die meisten bisher entdeckten Neutronensterne gehören zu diesem Typ.
Q 03Welcher Physiker entdeckte 1932 das Neutron als Elementarteilchen?
James Chadwick
Für diese Entdeckung erhielt er 1935 den Nobelpreis für Physik.
Q 04Was entsteht statt einer Explosion aus Hauptreihensternen mit mehr als etwa 40 Sonnenmassen?
Schwarzes Loch
Bei so massereichen Sternen kann die Energie der nach außen strebenden Teilchen die Gravitation des zurückfallenden Materials nicht ausgleichen.
Q 05Nach welchem Lebensmittel ist eine Materieform tief in der Kruste von Neutronensternen benannt?
Pasta
Sie kann sich am unteren Rand der inneren Kruste bilden, einer 1 bis 2 km dicken Übergangsschicht.
Q 06Welcher Effekt lässt einen frisch entstandenen Neutronenstern extrem schnell rotieren?
Pirouetteneffekt
Beim Kollaps schrumpft der Durchmesser der Kernzone auf weniger als ein Hunderttausendstel; danach dreht sich der Stern etwa hundert- bis tausendmal pro Sekunde.
Q 07Welche Form nähmen Atome im extrem starken Magnetfeld eines Neutronensterns an?
Zigarrenform
Die Wechselwirkung der Elektronen mit dem Magnetfeld überwiegt dort jene mit dem Atomkern.
Q 08In welcher Einheit misst man die höchsten Erhebungen auf der Oberfläche eines Neutronensterns?
Millimeter
Grund ist die enorme Schwerkraft. Auch eine mögliche Atmosphäre aus heißem Plasma wäre höchstens einige Zentimeter dick.
Q 09In welchem Land steht der Virgo-Detektor, den das Signal GW170817 zuerst erreichte?
Italien
22 Millisekunden später traf das Signal beim LIGO-Observatorium in Louisiana ein, weitere 3 Millisekunden danach beim Detektor in Hanford.
Q 10Welche Teilchen führen beim Kollaps zum Neutronenstern den Großteil der Energie ab?
Neutrinos
Beim Kollaps werden etwa 10 Prozent der Gravitationsenergie des Sterns freigesetzt.
Q 11Wie viel Masse steckt in einem Kubikzentimeter der Kruste eines Neutronensterns etwa?
Eine Tonne
Mit der Tiefe nimmt die Dichte weiter zu, bis auf etwa das Dreifache der Dichte eines Atomkerns.
Q 12Wie heißt die Grenze von 1,4 Sonnenmassen für die Kernmasse eines Vorläufersterns?
Chandrasekhar-Grenze
Liegt die Kernmasse darunter, bleibt die Supernova aus und es entwickelt sich ein Weißer Zwerg.
Q 13Welche Struktur bildet Material, das in Röntgendoppelsternen zum Neutronenstern strömt?
Akkretionsscheibe
Stürzt das Material schließlich auf die Oberfläche, werden Röntgenleistungen im Bereich des 10.000-Fachen der Sonnenleistung abgestrahlt.
Q 21Wer schlug 1933 gemeinsam mit Walter Baade Neutronensterne als Sternreste vor?
Fritz Zwicky
Auf die Idee kamen die beiden, als sie die Vorgänge im Laufe einer Supernova zu erklären versuchten.
Q 22Wie lange nach den Gravitationswellen von GW170817 erreichte die Gammastrahlung die Erde?
2 Sekunden
Aufgezeichnet wurde der Gammablitz um 12:41:06 UTC; er selbst war ebenso kurz wie diese Verzögerung.
Q 23Worin unterscheiden sich zwei Neutronen eines Neutronensterns im selben energetischen Zustand?
Spin
Mehr als zwei Neutronen können denselben Zustand nicht besetzen; daraus erwächst der Gegendruck, der den Stern stabilisiert.
Q 14Wie viele Umdrehungen pro Sekunde schafft der 2004 entdeckte Rekordpulsar PSR J1748-2446ad?
716
Das liegt nicht allzu weit unter der Stabilitätsgrenze eines reinen Neutronensterns von etwa 1 kHz, die durch die Zentrifugalkraft bedingt ist.
Q 15Welches Projekt für verteiltes Rechnen hilft bei der Suche nach neuen Neutronensternen?
Einstein@home
Ausgewertet werden Daten von Anlagen wie dem Radioteleskop Effelsberg, dem Arecibo-Observatorium oder dem Parkes-Observatorium.
Q 16Welcher Effekt macht mehr als die Hälfte der Oberfläche eines Neutronensterns sichtbar?
Gravitationslinse
Das starke Gravitationsfeld lenkt das vom Stern ausgesandte Licht so ab, dass auch Teile seiner Rückseite ins Blickfeld gelangen.
Q 17Wie nennt man Materie, deren Druck kaum noch von der Temperatur abhängt?
Entartete Materie
Ihr Druck hängt fast ausschließlich von der Verteilung der quantenmechanisch erlaubten Energiezustände ab.
Q 18Wie lange dauerte das Gravitationswellensignal GW170817 etwa?
100 Sekunden
In dieser Zeit überspannte es 3.000 Zyklen, wobei die Frequenz der Wellen auf mehrere hundert Hertz anstieg.
Q 19Gegen welche Achse ist die Magnetfeldachse eines Pulsars geneigt?
Rotationsachse
Die Strahlung tritt in Richtung der Magnetpole aus; bei geeignetem Standort sieht ein Beobachter sie periodisch aufblitzen.
Q 20Welcher Satellit zeichnete den Gammablitz zum Gravitationswellensignal GW170817 auf?
Fermi
Der Gammablitz trägt die Katalogbezeichnung GRB 170817A und wurde nahezu gleichzeitig mit den Gravitationswellen registriert.
Q 24Welcher Prozess erzeugt schwere Elemente aus der Materie verschmelzender Neutronensterne?
r-Prozess
Die neutronenreiche Materie wandelt sich dabei innerhalb weniger Sekunden durch Fission und Beta-Zerfall um.
Q 25Wer hielt schon 1931 extrem dichte Neutronenkerne im Inneren von Sternen für möglich?
Lew Landau
Das war ein Jahr, bevor das Neutron überhaupt als Elementarteilchen entdeckt wurde.
Q 26Welche Höchstmasse in Sonnenmassen gaben Oppenheimer und Volkoff 1939 für Neutronensterne an?
0,7
Die beiden hatten ein theoretisches Modell eines Neutronensterns berechnet; ihre Namen trägt heute die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze.
Q 27In welchem Sternbild liegt die Galaxie NGC 4993, Ursprung des Signals GW170817?
Hydra
Registriert wurde das Signal am 17. August 2017 von verschiedenen Detektoren.
Q 28Bei wie vielen Sonnenmassen liegt die Obergrenze nicht rotierender Neutronensterne?
2,16
Schnell rotierende Pulsare können nach theoretischen Modellen bis zu 20 % mehr Masse erreichen.
Q 29Welche Rotationsfrequenz wurde für XTE J1739-285 vermutet, aber später nicht bestätigt?
1.122 Hz
Der Neutronenstern wurde 1999 entdeckt; der Wert hätte jeden bestätigten Rekord übertroffen.
Q 30Welche Periode hatten die 1971 beobachteten Impulse der Röntgenquelle Cen X-3?
4,8 Sekunden
Gedeutet wurde die Quelle im Sternbild Centaurus als rotierender, heißer Neutronenstern auf einer Umlaufbahn um einen anderen Stern.