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Transkript

Neutronensterne gehören zu den extremsten und gewaltigsten Dingen im Universum.

Riesige Atomkerne, nur wenige Kilometer im Durchmesser,

aber so massiv wie Sterne.

Und sie verdanken ihre Existenz dem Tod von etwas Majestätischem.

[Intro Musik]

Sterne existieren aufgrund eines fragilen Gleichgewichts.

Die Massen von Millionen von Milliarden von Billionen Tonnen heißen Plasmas

werden von der Gravitation nach Innen gezogen,

und drücken das Material mit so viel Kraft zusammen, dass die Atomkerne verschmelzen.

Wasserstoff fusioniert zu Helium.

Dabei wird Energie frei, die der Gravitation entgegenwirkt, und versucht sich zu befreien.

Solange dieses Gleichgewicht existiert, sind die Sterne ziemlich stabil.

Letztendlich wird der Wasserstoff aufgebraucht.

Mittlere Sterne, wie unsere Sonne, durchlaufen eine Riesenphase,

während der sie Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff fusionieren,

bevor sie schließlich zu weißen Zwergen werden.

Aber in Sternen die ein Vielfaches der Masse unserer Sonne haben,

passiert etwas sehr interessantes wenn das Helium ausgeht.

Für einen Moment gerät die Balance aus Druck und Strahlung aus dem Gleichgewicht,

und die Schwerkraft überwiegt, wodurch der Stern weiter zusammengedrückt wird als vorher.

Der Kern brennt heißer und schneller,

während die äußeren Schichten des Sterns auf ein hundertfaches anschwellen,

wobei immer schwerere Elemente fusioniert werden.

Kohlenstoff verbrennt zu Neon in Jahrhunderten.

Neon zu Sauerstoff in einem Jahr

Sauerstoff zu Silicium in einigen Monaten zu ,

Und Silicium zu Eisen an einem Tag.

Und dann …

… Tod.

Eisen ist nukleare Asche.

Es kann keine Energie abgeben und nicht fusionieren.

Die Fusion kommt plötzlich zum Stillstand, und das Gleichgewicht endet.

Ohne den Druck nach außen durch die Fusion,

wird der Kern von dem enormen Gewicht des ihn umgebenden Sterns zermalmt.

Was jetzt passiert ist beeindruckend und beängstigend.

Partikel wie Elektronen und Protonen, wollen nicht in der Nähe von einander sein.

Aber der Druck des Zusammenfallenden Sterns ist so groß,

dass Elektronen und Protonen zu Neutronen verschmelzen.

Die dann so nah aneinander gedrückt werden wie in Atomkernen.

Ein Ball aus Eisen von der Größe der Erde

wird zu einer Kugel aus purer Kernmaterie von der Größe einer Stadt zusammengepresst.

Aber nicht nur der Kern; Der ganze Stern implodiert,

Durch die Schwerkraft werden die äußeren Schichten mit 25% der Lichtgeschwindigkeit eingezogen.

Diese Implosion prallt vom Eisenkern ab,

eine Stoßwelle erzeugen, die nach außen explodiert

und katapultiert den Rest des Sterns in den Weltraum.

Wir nennen dies eine Supernova-Explosion, .

die ganze Galaxien überstrahlen wird

Was vom Stern übrig bleibt, ist jetzt ein Neutronenstern.

Seine Masse ist ungefähr eine Million Mal die Masse der Erde

aber komprimiert zu einem Objekt von etwa 25 Kilometern Breite.

Es ist so dicht, dass die Masse aller lebenden Menschen

würde in einen Kubikzentimeter Neutronensternmaterie passen.

Das sind ungefähr eine Milliarde Tonnen

in einem Raum von der Größe eines Zuckerwürfels.

Anders ausgedrückt, das ist der Mount Everest in einer Tasse Kaffee.

Ein Neutronenstern ist von außen unglaublich extrem.

Seine Schwerkraft ist die stärkste außerhalb der Schwarzen Löcher,

und wenn es dichter wäre, würde es eins werden.

Licht wird darum gebogen,

Das heißt, Sie können die Vorderseite und Teile der Rückseite sehen.

Ihre Oberflächen erreichen 1.000.000 Grad Celsius, verglichen mit mageren 6.000 Grad für unsere Sonne.

Okay, lass uns einen Blick in einen Neutronenstern werfen.

Obwohl diese riesigen Atomkerne Sterne sind,

in vielerlei Hinsicht, sie sind auch wie Planeten,

mit festen Krusten über einem flüssigen Kern.

Die Kruste ist extrem hart.

Die äußersten Schichten bestehen aus Eisen, das von der Supernova übrig geblieben ist.

zusammen in einem Kristallgitter gepresst,

mit einem Meer von Elektronen, die durch sie fließen.

Wenn die Schwerkraft tiefer geht, werden die Kerne enger zusammengedrückt.

Wir finden immer weniger Protonen, da die meisten zu Neutronen verschmelzen.

Bis wir den Grund der Kruste erreichen.

Hier werden die Kerne so fest zusammengedrückt

dass sie anfangen sich zu berühren.

Umlagerung von Protonen und Neutronen,

Herstellung langer Zylinder oder Bleche,

enorme Kerne mit Millionen von Protonen und Neutronen

geformt wie Spaghetti und Lasagne,

welche Physiker “nuclear pasta” nennen.

Nuclear Pasta ist so dicht, dass es das stärkste Material im Universum sein kann,

grundsätzlich unzerbrechlich.

Nudelstücke in einem Neutronenstern

kann sogar Berge machen

höchstens ein paar Zentimeter hoch,

aber oft so massiv wie der Himalaya.

Schließlich erreichen wir unter der Pasta den Kern.

Wir sind uns nicht sicher, was die Eigenschaften von Materie sind, wenn sie so stark zusammengedrückt werden.

Protonen und Neutronen können sich in einem Ozean von Quarks auflösen,

ein sogenanntes Quark-Gluon-Plasma.

Einige dieser Quarks könnten sich in seltsame Quarks verwandeln.

eine Art seltsame Sache zu machen, mit Eigenschaften so extrem,

dass wir ein ganzes Video darüber gemacht haben.

Oder vielleicht bleiben sie nur Protonen und Neutronen.

Niemand weiß es genau und deshalb machen wir Wissenschaft.

Das ist alles ziemlich schweres Zeug, also lasst uns zurück in den Weltraum gehen.

Wenn Neutronensterne zum ersten Mal kollabieren,

sie fangen an, sich sehr, sehr schnell zu drehen, wie eine Ballerina, die ihre Arme hineinzieht.

Neutronensterne sind himmlische Ballerinas, die sich viele Male pro Sekunde drehen.

Dies erzeugt Impulse

weil ihr Magnetfeld einen Strahl von Radiowellen erzeugt,

was jedes Mal passiert, wenn sie sich drehen.

Diese Funkpulsare sind die bekanntesten Arten von Neutronensternen.

Über 2.000 sind in der Milchstraße bekannt.

Diese Magnetfelder sind die stärksten im Universum,

eine Billiarde Mal stärker als die Erde, nachdem sie geboren wurden.

Sie werden Magnetare genannt, bis sie sich ein wenig beruhigt haben.

Aber die absolut beste Art von Neutronensternen sind Freunde mit anderen Neutronensternen.

Indem Energie als Gravitationswellen abgestrahlt wird, die sich in der Raumzeit bewegen, können ihre Bahnen zerfallen.

und sie können in einer Kilonova-Explosion zusammenstoßen und sich gegenseitig töten.

Wenn sie dies tun, werden die Bedingungen so extrem

dass für einen Moment wieder schwere Kerne entstehen.

Diesmal ist es keine Fusion, die Kerne zusammenfügt,

aber schwere neutronenreiche Materie, die auseinanderfällt und sich wieder zusammensetzt.

Erst vor kurzem

wir haben gelernt, dass dies wahrscheinlich der Ursprung der meisten schweren Elemente im Universum ist,

wie Gold, Uran und Platin und Dutzende mehr.

Dort kollabieren nun zwei Neutronensterne und werden zu einem Schwarzen Loch, das erneut stirbt.

Sterne müssen nicht nur sterben, um Elemente zu erschaffen, sie müssen auch zweimal sterben.

In Millionen von Jahren werden diese Atome in die Galaxie zurückmischen,

aber einige von ihnen enden in einer Wolke, die sich durch die Schwerkraft zu Sternen und Planeten zusammenzieht und den Zyklus wiederholt.

Unser Sonnensystem ist ein Beispiel,

und die Überreste dieser Neutronensterne, die vor uns kamen, sind überall um uns herum.

Unsere gesamte technologische moderne Welt wurde aus den Elementen der Neutronensterne der vergangenen Äonen aufgebaut.

Wir schicken diese Atome auf eine dreizehn Milliarden Jahre währende Reise, um zusammenzukommen und uns und unsere Welt zu erschaffen.

Und das ist ziemlich cool.

Bis dahin können wir sie auf dem Papier aussehen.

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[Outro Musik]