Objekt des Monats          
              Februar 2008
Krebs-Nebel
                   
                                         
 

Der Krebs-Nebel befindet sich im Sternbild Stier. Er ist der Überrest einer Supernova-Explosion mit einem Durchmesser von 6 Bogenminuten (8 Lichtjahren) und einer Entfernung von 4000 Lichtjahren. Seine Helligkeit beträgt 8,5 mag. Es ist also ein Fernrohr mit mindestens 20 cm Öffnung notwendig, um die Krebsform des Nebels zu erkennen. Er expandiert mit einer Geschwindigkeit von 1500 km/s. Im Messier-Katalog hat der Krebs-Nebel die Nummer M 1 und so ist er auch in der Aufsuchkarte vermerkt.

 
               
        Ansicht des Sternhimmels am 15.2. um 20 Uhr Richtung Süden.              

Aufgrund der Größe des Nebels und der gemessenen Ausbreitungsgeschwindigkeit  kann der Zeitpunkt der Supernova-Explosion zurückgerechnet werden. Daraufhin hat man in Aufzeichnungen um das Jahr 1000 n.Chr. nach Beobachtungen einer Supernova gesucht. In chinesischen meteorologischen Aufzeichnungen aus dem Jahr 1054 ist man fündig geworden. Der Helligkeitsanstieg des Sterns war so groß, dass man ihn 23 Tage am Taghimmel sehen konnte.

     
 

Dieser Stern ist heute ein Neutronenstern mit besonderen Eigenschaften. Er strahlt periodisch 33 mal in der Sekunde starke Licht-, Radio- und Röntgenstrahlung aus. Sterne mit diesen Eigenschaften werden Pulsare genannt.

 
     
   

Die Theorie der Entstehung dieses Pulsars:
Der Überrest der Supernova mit etwa 1,4 bis 3 Sonnenmassen kollabiert unter seinem eigenen Gewicht.

             
 

Schrumpft ein Stern verkleinert sich sein Radius. Da der Drehimpuls erhalten bleibt dreht er sich schneller. Es ist wie bei der Eiskunstläuferin, die sich dreht:. Zieht sie die Arme an (wird kleiner), dreht sie sich schneller.
Der als Supernova explodierte Stern im Krebs-Nebel ist heute ein Pulsar, der alle 33 Millisekunden aufblinkt, was bedeutet, das er sich 33 mal pro Sekunde um die Achse dreht.
Diese hohe Rotationsgeschwindigkeit belegt, dass hier ein Neutronenstern vorliegt.
Die Umdrehungszahl von 33 Umdrehungen pro Sekunde begrenzt den maximalen Durchmesser auf 3000 km, da ansonsten der Randbereich des Sterns sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würde.
Weiße Zwerge haben typischerweise 10 000 km Durchmesser und scheiden somit als möglicher Sterntyp aus. Da bei dem vorliegenden maximalen Durchmesser von 1000 km die Materiedichte mindestens 1000 mal höher ist als beim Weißen Zwerg, muss der Stern durch eine besonders hohe Gegenkraft stabilisiert werden.
Schon der Weiße Zwerg wird nicht mehr durch normalen Gasdruck stabilisiert, sondern über das Elektronengas, in dem die Elektronen einen entarteten Zustand einnehmen. Dies bedeutet, dass die Elektronen sich den gleichen Phasenraum teilen. Die Elektronen müssen sich voneinander durch Spin (Drehrichtung) und Impuls unterscheiden. Beim Spin gibt es nur 2 Zustände, der Unterschied ist also der Impuls. Hier treten durch die gigantische Anzahl der Elektronen vorwiegend Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit auf und können somit einen großen Gegendruck aufbauen.

Reicht der Elektronengasdruck nicht aus, der Gravitation entgegen zu wirken, kollabiert der Stern weiter. Bei noch höherer Dichte tritt die Rückreaktion ein, die die Elektronen mit Protronen zu Neutronen zusammenfügt. Die Neutronen besitzen eine 2000 mal größere Masse als die Elektronen, und können so durch ihren Impuls einem höheren Gravitationsdruck im entarteten Zustand entgegen wirken.

Man nimmt heute für Pulsare 1 bis 2 Sonnenmassen und  einen Durchmesser von 10 bis 20 km an. Die Materie hat eine große Dichte: Ein Kubikzentimeter Neutronenstern-Materie würde auf der Erde 1 Milliarde Tonnen  wiegen. Dies entspricht der Masse von 250 Cheops-Pyramiden.

     
       

Aufbau des Pulsars:

Aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit des Sternmagnetfeldes werden an der Oberfläche des Neutronensterns starke elektrische Felder aufgebaut, die Teilchen aus der Sternoberfläche herausreißen. Diese strömen entlang der Feldlinien ab und strahlen, vor allem im Radiobereich (100 Megahertz- bis einige GHz). Bildet Rotationsachse und Achse des Magnetfelds einen Winkel, so überstreicht der Strahlkegel den Raum wie ein Leuchtturm.
Wenn der Leuchtstrahl unsere Sichtlinie schneidet, sehen wir die intensive Strahlung des Neutronensterns.

     

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