Wie kann ein Teelöffel Sternenmaterie schwerer sein als die gesamte Menschheit? - Die extreme Physik der Neutronensterne | Fakten zum Einschlafen - Das Universum

0:04 Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum. Ein Teelöffel Materie, der mehr wiegt als alle Menschen auf der Erde zusammen. Neutronensterne gehören zu den extremsten Objekten im Universum. Sie entstehen, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens in einer gewaltigen Supernova explodieren und ihr Kern unter der eigenen Schwerkraft fast vollständig kollabiert. Übrig bleibt eine Kugel von etwa 20 Kilometern Durchmesser, die mehr Masse enthält als unsere Sonne. In dieser Folge betrachten wir, was diese beispiellose Verdichtung mit der Materie anstellt, die Elektronen und Protonen zu Neutronen verschmelzen und welche fremdartigen Zustände wie supraleitende Strömungen oder hypothetische Quarkmaterie im Inneren lauern

0:59 könnten. Dabei sind Neutronensterne nicht nur passive Überreste, sondern aktive Teilnehmer an kosmischen Ereignissen von enormer Gewalt. Als Pulsare senden sie regelmäßige Strahlungssignale aus, die als präzise kosmische Uhren dienen, während Magnetare die stärksten bekannten Magnetfelder im Universum aufweisen. Besonders faszinierend ist ihre Rolle als kosmische Gießereien. Wenn zwei Neutronensterne kollidieren, schmieden sie bei diesem Verschmelzungsprozess Gold, Platin und Uran. Die Atome in unserer eigenen Umgebung bis hin zum Schmuck, den wir tragen, sind buchstäblich die Trümmer dieser fernen Katastrophen. Bei der Arbeit an dieser Episode kehrte ich immer wieder zu einer grundlegenden Frage zurück, was passiert

1:50 mit unserer vertrauten Welt, wenn die Physik an ihre absoluten Grenzen getrieben wird. Neutronensterne sind natürliche Labore für Bedingungen, die wir niemals auf der Erde nachbilden können. Sie erinnern uns daran, wie viel von unserem Alltag aus den gewaltsamsten Prozessen des Kosmos hervorgegangen ist. Ich lade Sie ein, sich diese Dimensionen einmal in Ruhe vorzustellen. Bedenke, du trägst in diesem Augenblick Atome an dir, die in Kollisionen geschmiedet wurden, so gewaltig, dass sie kurzzeitig ganze Galaxien überstrahlten. Kollisionen zwischen Objekten, die so dicht sind, dass ein Teelöffel ihrer Substanz mehr wiegt als alle Menschen auf der Erde zusammen. Der Neutronenstern ist nicht bloß eine weitere Kuriosität in der kosmischen

2:44 Ménagerie, Er ist unter anderem der Ort, an dem dein goldener Ehering geboren wurde, an dem das Uran in deinem Reaktorbrennstoff heranreifte und an dem die Materie selbst sich verwandelt in etwas, das wir noch immer nicht vollständig beschreiben können. Es gibt einen Ort im Universum, an dem ein Teelöffel Materie mehr wiegt als alle Menschen auf der Erde zusammen. Könnte man irgendwie einen Löffel voll Material von der Oberfläche eines Neutronensterns heben, hielte man etwas in der Hand, das mit dem Gewicht von rund einer Milliarde Tonnen auf die Waage drückt. Das ist das Gewicht von etwa 150 Millionen Elefanten.

3:26 Das ist mehr Masse, als in allen sechs Milliarden von uns steckt, zusammengepresst in etwas, womit man seinen Tee umrühren könnte. Das ist nicht das Außergewöhnlichste an Neutronensternen. Es ist lediglich das Erste, das sie für uns begreifbar macht. Um zu verstehen, wie ein solches Objekt entsteht, müssen wir mit dem Tod eines Masseheichen Sterns beginnen. Nicht irgendeines Sterns, sondern eines, der sein Leben mit mindestens dem 8 - bis 10 -fachen der Masse unserer Sonne begann.

4:03 Das sind die Schwergewichte des Kosmos. Wenn ihr Brennstoff schließlich aufgebraucht ist, Wenn der Ofen in ihrem Kern nicht länger gegen das erdrückende Gewicht der eigenen Masse nach außen drücken kann, stürzen die äußeren Schichten mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit nach innen. Dann prallen sie zurück in einer Explosion, die jeden anderen Stern ihrer Galaxie zusammen überstrahlen kann. In wenigen Sekunden wird mehr Energie freigesetzt, als unsere Sonne während ihrer gesamten Lebensdauer abstrahlen wird. Das Licht einer solchen Explosion kann eine ganze Galaxie durchqueren, sichtbar für jede Zivilisation, die aus hunderttausend Lichtjahren Entfernung zuschaut. Und dann, in der Stille

4:52 danach, in den abkühlenden Trümmern und dem verblassenden Nachglühen, bleibt etwas zurück, das beinahe unmöglich klein ist. Ein Objekt von vielleicht 20 Kilometern Durchmesser. Klein genug, dass man es in einer halben Stunde umrunden könnte, wenn man den Versuch überleben würde. Und doch enthält dieses Objekt mehr Masse als unsere Sonne.

5:16 Mehr Masse als 330 .000 Erden. Die gesamte Sonne zusammengepresst zu einer Kugel von der Größe einer bescheidenen Stadt. Die Zahlen werden in diesem Maßstab beinahe bedeutungslos. Betrachten wir also. was diese Verdichtung für die Materie selbst bedeutet. In der Welt, in der wir leben, ist Materie größtenteils leerer Raum. Ein Atom ist ein winziger Kern, umgeben von einer Elektronenwolke, die sich tausende Male weiter erstreckt als der Kern selbst. Könnte man all diesen leeren Raum entfernen, jedes Atom so weit zusammendrücken, bis seine Elektronen direkt an seinen Protonen säßen, eines Wolkenkratzers auf die Größe eines Sandkorns reduzieren. Genau das ist im Inneren eines Neutronensterns geschehen, nur dass die

6:14 Verdichtung noch weiter gegangen ist. Die Elektronen und Protonen, jene fundamentalen Bausteine gewöhnlicher Atome, sind zusammengepresst worden. Sie sind verschmolzen. Sie sind zu Neutronen geworden. Der gesamte Stern ist nun im Wesentlichen ein einziger Atomkern. Nur, dass er 10 hoch 57 Neutronen enthält, so dicht gepackt, dass zwischen ihnen praktisch kein Haum mehr besteht. Deshalb wiegt der Teelöffel, was er wiegt. Wir sprechen hier nicht von dichter Materie in irgendeinem herkömmlichen Sinn. Wir sprechen von Materie, die ihrer atomaren Identität behaupt wurde. Von Materie, die die Struktur aufgegeben hat, die alles definiert, was wir als fest, flüssig oder gasförmig kennen.

7:06 Könnten wir uns einem solchen Objekt nähern? Könnten wir irgendwie überleben, um es zu beobachten? Böte die Oberfläche Bedingungen, die unsere extremsten Umgebungen gastfreundlich erscheinen lassen. Die Temperatur liegt bei etwa einer Million Grad Celsius. Das ist mehr als 170 Mal heißer als der Kern unserer Sonne. Die Schwerkraft an der Oberfläche ist 200 Milliarden Mal stärker als die, die uns auf der Erde hält. Dort zu stehen ist natürlich unmöglich. Könnte man irgendwie auf diese Oberfläche gesetzt werden, würde man augenblicklich zu einer Dicke von weniger als einem einzelnen Atom plattgedrückt. Die Struktur des eigenen Körpers würde unter ihrem eigenen Gewicht zusammenbrechen, in zweidimensionale

7:58 Vergessenheit gepresst, bevor man überhaupt etwas wahrnehmen könnte. Selbst ein Objekt, das aus einer lächerlich geringen Höhe fällt, würde verheerend. Lässt man etwas einen Zentimeter über diese Oberfläche fallen, schlüge es mit der Energie einer kleinen Atombombe auf, beschleunigt auf Millionen Kilometer pro Stunde in einer Mikrosekunde. Die Schwerkraft ist so intensiv, dass die Oberfläche des Sterns selbst außerordentlich glatt ist. Berge, falls es sie gibt, erheben sich höchstens wenige Millimeter.

8:32 Der Stern ist eine nahezu perfekte Kugel, poliert von seinem eigenen unmöglichen Gewicht. Wir können diese Objekte in keinem herkömmlichen Sinn direkt sehen. Sie sind zu klein, zu fern, oft zu kalt in den Wellenlängen. die unsere Augen wahrnehmen. Doch 1967 entdeckte eine Doktorandin namens Jocelyn Bell Burnell, die mit ihrem Betreuer Anthony Hewish an der Universität Cambridge arbeitete, etwas Außergewöhnliches. Ein Signal von vollkommener Regelmäßigkeit aus den Tiefen des Alls, das exakt alle 1, 337 Sekunden pulsierte. Die Perfektion dieses Rhythmus war so unerwartet, dass das Team es halb im Scherz als LGM I bezeichnete für Little Green Men, kleine grüne Männchen. Es zog die Möglichkeit außerirdischer Intelligenz in Betracht,

9:29 bevor es erkannte, dass es etwas Seltsameres gefunden hatte, eine neue Klasse von Himmelsobjekten, einen Neutronenstern, der Strahlungsbündel aussendet wie ein Leuchtturm. wobei seine Rotation diese Bündel durch unsere Sichtlinie streichen lässt. Bald wurden weitere solcher Signale gefunden. Der Physik -Nobelpreis 1974 wurde an Hewish für diese Entdeckung verliehen, eine Entscheidung, die später kritisiert wurde, weil sie Bell Burnell ausschloss, deren Beitrag wesentlich gewesen war. Heute kennen wir mehr als 3000 Pulsare allein in unserer Galaxie. Sie dienen als präzise kosmische Uhren, Als Sonden des interstellaren Raums, als Labore für die Prüfung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie unter Bedingungen extremer

10:23 Schwerkraft. Das Pulsar Timing Array Projekt überwacht Dutzende dieser Objekte gleichzeitig. Es sucht nach winzigen Schwankungen in den Ankunftszeiten der Pulse, die den Durchgang niederfrequenter Gravitationswellen anzeigen würden. Jener Art, die von supermassereichen schwarzen Löchern erzeugt wird. die in fernen Galaxien umeinander kreisen.

10:47 Doch diese Beobachtungen, so präzise sie auch sind, verraten uns nur etwas über das Äußere. Die Pulse treffen ein wie ein Uhrwerk, regelmäßig und messbar, aber sie entstehen an einer Oberfläche, die wir nicht berühren können, in einem Inneren, das wir nicht sehen können. Der Neutronenstern ist ein verschlossenes Labor, ein Ort, an dem die Natur Experimente durchführt, die wir nur indirekt beobachten können. Und so müssen wir in der Vorstellung hinabsteigen unter diese polierte Oberfläche, in die Bereiche, in denen unser Verständnis am unsichersten wird. Stellen wir uns vor, durch dieses Objekt hinabzusteigen, wie ein Taucher durch einen Ozean hinabsteigen könnte, nur dass hier das Wasser selbst mit der Tiefe seine grundlegende

11:36 Natur verändert. Der Druck nimmt nicht bloß zu. Er verwandelt das, worauf er drückt. An der Oberfläche dieses seltsamen Ozeans begegnen wir der Kruste, einer Art kosmischem Eis, hauptsächlich aus Eisen und anderen schweren Elementen, angeordnet in einem kristallinen Gitter. Das ist kein gewöhnliches Eisen. Zusammengepresst von der Schwerkraft des Sterns ist diese Kruste schätzungenzufolge eine Million Mal fester als Stahl. Sie ist die härteste bekannte Substanz im Universum. Während wir durch sie hinabsteigen, werden die Atomkerne zunehmend exotisch, zunehmend verzerrt vom Druck, bis wir uns in einer Region wiederfinden, in der das Wasser selbst zu Neutronen wird. Ein Meer freier Neutronen, die die gebundenen Kerne zahlenmäßig

12:31 übertreffen. Eine Flüssigkeit, wie es sie auf der Erde nicht gibt. Je tiefer wir kommen, desto seltsamer wird das Wasser. Das ist die wesentliche Wahrheit eines Neutronensterns. Er ist nicht einfach ein dichtes Objekt. Er ist eine Reise durch Phasen der Materie, die nirgendwo sonst existieren, unter Bedingungen, die wir nicht nachbilden und nur teilweise verstehen können.

12:59 Ganz unten, am abgründigen Boden dieses Abstiegs, wird unser Verständnis am unsichersten. Die Dichte dort ist so extrem, dass Physiker vermuten, die Neutronen selbst könnten zerfallen. Sie könnten sich in ihre Bestandteile auflösen, in die Quarks, die normalerweise für immer in den Grenzen einzelner Teilchen eingeschlossen bleiben. Dieser hypothetische Zustand wird Quarkmaterie genannt oder Quark Gluon -Plasma. Es ist eine Form von Materie, die nirgendwo sonst im Universum stabil existieren kann. Nicht in den frühen Momenten nach dem Urknall, als ähnliche Bedingungen kurzzeitig herrschten.

13:42 Nicht in unseren leistungsfähigsten Teilchenbeschleunigern, wo wir flüchtige Annäherungen erzeugen können. Nur hier, in den Herzen von Neutronensternen, könnte dieser Zustand fortbestehen. Ob dieser Quarkkern tatsächlich in irgendeinem oder in allen Neutronensternen existiert, bleibt eine der großen offenen Fragen der Astrophysik. Wir können nicht in diese Objekte hineinsehen. Wir können ihre innere Struktur nur aus ihrem äußeren Verhalten ableiten. Aus der Art, wie sie rotieren.

14:18 Aus der Art, wie sie abkühlen. Aus den Gravitationswellen, die sie bei Kollisionen aushänden. Der Neutronenstern ist ein verschlossenes Labor. Ein Ort, an dem die Natur Experimente durchführt. die wir nur indirekt beobachten können, wo die Physik des Allerkleinsten und des Allergrößten auf eine Weise aufeinandertreffen, die wir noch immer zu entschlüsseln versuchen. Viele Neutronensterne rotieren mit außerordentlicher Geschwindigkeit.

14:49 Die schnellsten Bekannten vollenden mehr als 700 Umdrehungen pro Sekunde. Halten wir einen Moment inne. Ein Objekt. Masse reicher als unsere Sonne. Ein Objekt, das man in 30 Minuten umrunden könnte, dreht sich 700 Mal in einer einzigen Sekunde. Am Äquator eines solchen Sterns bewegt sich die Oberfläche mit rund 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

15:15 Das sind 60 .000 Kilometer pro Sekunde. Diese Millisekundenpulsare, benannt nach ihren Rotationsperioden, die in tausend Stellsekunden gemessen werden, stellen einige der extremsten Rotationsdynamiken im Kosmos dar. Die meisten Neutronensterne, die wir beobachten können, sind Pulsare. Sie besitzen Magnetfelder von atemberaubender Intensität, typischerweise 10 Millionen bis 100 Billionen Mal stärker als das Magnetfeld der Erde. Während der Stern rotiert, treten Strahlungsbündel aus seinen magnetischen Polen aus und streichen durch den Raum. Wenn eines dieser Bündel zufällig unsere Sichtlinie kreuzt, registrieren unsere Radioteleskope einen Puls. Die Regelmäßigkeit dieser Pulse ist außergewöhnlich. Manche Millisekundenpulsare

16:10 sind in ihrer Rotation so stabil, dass sie es mit unseren besten Atomuhren aufnehmen können. Wir nutzen sie als kosmische Zeitmesser und überwachen die Ankunftszeiten ihrer Pulse auf winzige Abweichungen, die auf den Durchgang von Gravitationswellen durch unsere Galaxie hindeuten könnten. Es existiert eine noch extremere Klasse von Neutronensternen, die Magnetare genannt werden. Ihre Magnetfelder sind tausendmal stärker als die gewöhnlicher Pulsare und erreichen Stärken von bis zu 100 Billiarden Tesla. Zum Vergleich, das stärkste Magnetfeld, das Menschen jemals dauerhaft aufrechterhalten haben, beträgt etwa 45 Tesla. Das Feld eines Magnetars könnte die Magnetstreifen auf Kreditkarten aus 1000 Kilometern Entfernung löschen. Aus 100

17:01 .000 Kilometern wäre es für einen Menschen tödlich, nicht durch irgendeinen thermischen oder Strahlungseffekt, sondern indem es die Atome im Körper verzerrt und die molekularen Bindungen zerreißt. die einen zusammenhalten. Die Magnetosphären von Neutronensternen haben ihre eigenen Komplexitäten. In diesen Regionen, die den Stern umgeben, dominiert das Magnetfeld die Bewegung geladener Teilchen und beschleunigt Elektronen und Positronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit.

17:34 Die erzeugte Strahlung kann von der Erde aus als Pulsarsignale empfangen werden. Unter dem Einfluss von Feldern in Magnetarstärke verändert selbst das Vakuum seine Eigenschaften, wird doppelbrechend und bricht Licht je nach Polarisation unterschiedlich. Das sind quantenelektrodynamische Effekte, die normalerweise nur in Teilchenphysikexperimenten eine Rolle spielen. Doch hier zeigen sie sich auf kosmischen Skalen. Manche Neutronensterne zeigen Timing -Glitches, plötzliche kleine Beschleunigungen in ihrer Rotation. Diese Ereignisse gelten als Sternbeben, plötzliche Neuordnungen der Sternkruste, während sie sich an die allmähliche Verlangsamung des Sterns anpasst. Dabei wird gespeicherte Rotationsenergie

18:29 aus dem Inneren freigesetzt und die Oberfläche kurzzeitig beschleunigt. Die Untersuchung dieser Glitches bietet seltene Einblicke in die innere Struktur und die mechanischen Eigenschaften dieser exotischen Objekte. Es gibt Vermutungen, dass das Innere von Neutronensternen superfluide und supraleitende Komponenten enthalten könnte. Superfluidität bedeutet Strömung ohne jede Viskosität, ohne jede Reibung. Supraleitung bedeutet elektrischer Strom ohne jeden Widerstand. Unter den extremen Bedingungen im Kern eines Neutronensterns könnten Neutronen und die verbliebenen Protonen diese Quantenzzustände erreichen. Das beeinflusst, wie der Stern abkühlt, wie sich seine Rotation verändert, wie er auf Störungen reagiert. Das

19:24 sind keine geklärten Fragen. Es sind aktive Forschungsfronten, theoretische Vorhersagen, die auf Bestätigung oder Widerlegung durch Beobachtungen warten. Neutronensterne sind nicht bloß passive Studienobjekte. Sie sind dynamische Teilnehmer an kosmischen Ereignissen von außerordentlicher Gewalt. Wenn zwei Neutronensterne einander umkreisen, strahlen sie Energie in Form von Gravitationswellen ab, wodurch ihre Umlaufbahn allmählich schrumpft.

19:57 Über Millionen oder Milliarden Jahre beschleunigt sich dieser Prozess, bis die Sterne spiralförmig aufeinander zustürzen und kollidieren. Solche Kollisionen gehören zu den energiereichsten Ereignissen im Universum und setzen in Augenblicken mehr Energie frei, als unsere Sonne in ihrer gesamten Lebensdauer erzeugen wird. Diese Kollisionen sind zugleich kosmische Gießereien. Durch einen Prozess namens schneller Neutroneneinfang, den R -Prozess, schmieden sie die schwersten Elemente im Universum. Ungefähr die Hälfte aller Elemente, die schwerer sind als Eisen, darunter Gold, Platin und Uran, entstehen in diesen katastrophalen Verschmelzungen. Das Gold in einem Ehering, das Platin in einem Katalysator, das Uran, das Kernreaktoren

20:51 antreibt. All diese Atome wurden in den letzten Momenten verschmelzender Neutronensterne erschaffen, durch den Raum geschleudert. um schließlich Teil unseres Sonnensystems zu werden, Teil unseres Planeten, Teil unserer Körper. Am 17. August 2017 beobachtete die Menschheit ein solches Ereignis zum ersten Mal direkt. Die Gravitationswellendetektoren LIGO und FIRGO registrierten ein Signal von der Verschmelzung zweier Neutronensterne, bezeichnet als GEET -7 und EIT -1 und 17. gelegen etwa 130 Millionen Lichtjahre entfernt in der Galaxie Uneinheit 993. Innerhalb von Sekunden registrierte das Weltraum -Teleskop Fermi einen kurzen Gammastrahlenausbruch aus derselben Richtung. In den folgenden Stunden

21:44 und Tagen richteten Teleskope auf der ganzen Welt und im Weltraum ihre Instrumente auf das Nachglühen. Was sie in den Spektren fanden, war bemerkenswert die eindeutige Signatur von Gold und Platin, die in Echtzeit geschmiedet wurden, die verräterischen Linien im Licht, die Elemente offenbarten, die Augenblicke zuvor noch nicht existiert hatten. Schätzungen zufolge erzeugte diese einzelne Kollision ungefähr zehn Erdmassen an Gold und Platin, sowie etwa 50 Erdmassen anderer schwerer Elemente. Jedes Goldatom Dass Menschen jemals abgebaut haben, jedes Geheimnis, das jemals zu Schmuck verarbeitet oder in Tresoren gelagert wurde, stammt aus solchen gewaltsamen kosmischen Ereignissen. Die Verbindung zwischen diesen fernen

22:35 Katastrophen und den Atomen in unseren Körpern ist nicht metaphorisch. Sie ist buchstäblich, physisch nachvollziehbar. In gewissem Sinne vollziehen diese Kollisionen eine Art gewaltsame Autopsie. Wir können nicht in einen Neutronenstern hineinsehen, können seinen verborgenen Kern nicht untersuchen. Aber wenn zwei von ihnen einander zerreißen, wird ihr Inhalt durch den Raum verstreut, damit unsere Instrumente ihn lesen können. Die Elemente, die sie erzeugen, sind die Fingerabdrücke von Prozessen, die wir sonst nicht bezeugen können.

23:14 Manche Neutronensterne existieren in Doppelsystemen mit gewöhnlichen Sternen, von denen sie allmählich... Material abziehen. Diese gestohlene Materie strömt spiralförmig auf die Oberfläche des Neutronensterns hinab und bildet das, was Astronomen eine Aggressionsscheibe nennen. Reibung innerhalb dieser Scheibe erhitzt das Material auf Millionen Grad und bringt es dazu, intensive Röntgenstrahlung auszusenden.

23:42 Solche Systeme werden Röntgendoppelsterne genannt. Gelegentlich sammelt sich genug Wasserstoff und Helium. auf der Oberfläche des Neutronensterns an, um eine thermonukleare Explosion auszulösen, einen Röntgenausbruch vom Typ I, der in Sekunden die Energie freisetzt, die unsere Sonne über mehrere Tage abstrahlen würde. Manche dieser Ausbrüche wiederholen sich regelmäßig, wenn der Stern frisches Material ansammelt, im Abstand von Stunden oder Tagen, Ein kosmischer Zyklus von Aufbau und Entladung. Noch extremer sind die Riesenflares von Magnetaren. Der stärkste jemals beobachtete stammte von SCAR 1060 20 am 27. Dezember 2004. In weniger als einer Sekunde setzte dieser Magnetar mehr Energie frei, als

24:40 unsere Sonne in 150 .000 Jahren abstrahlen wird. Die Strahlung war so intensiv, dass sie die obere Erdatmosphäre messbar beeinflusste, obwohl der Magnetar 50 .000 Lichtjahre entfernt war. Hätte ein solches Ereignis innerhalb von 10 Lichtjahren um die Erde stattgefunden, wären die Folgen für unser Klima und unsere Technologie katastrophal gewesen. Glücklicherweise sind die nächsten bekannten Magnetare weit genug entfernt, um keine Bedrohung darzustellen. Neutronensterne sind in ihren beobachtbaren Formen nicht ewig. Ein junger Pulsar rotiert schnell und besitzt ein starkes Magnetfeld. Über Millionen Jahre strahlt er seine Rotationsenergie als elektromagnetische Strahlung ab und wird allmählich langsamer. Sein Magnetfeld schwächt

25:34 sich ab. Nach einigen zehn Millionen Jahren wird er zu langsam und zu schwach, um als Pulsar nachweisbar zu sein. Er wird zu einem stillen Neutronenstern, der durch Wärmestrahlung abkühlt, die über Milliarden Jahre verblassen wird. Doch manche dieser toten Pulsare können wiedergeboren werden. Wenn sie einen Begleiter in einem Doppelsystem haben, kann akkertiertes Material Drehimpuls übertragen und sie wieder auf Millisekundenperioden hochschleudern.

26:05 Diese recycelten Pulsare können als stabile Strahlungsquellen über Milliarden Jahre aktiv bleiben. Es gibt eine Grenze dafür, wie massereich ein Neutronenstern werden kann. Die Tolman -Oppenheimer -Volkow Grenze, benannt nach den Physikern, die sie hergeleitet haben, markiert die Schwelle jenseits derer selbst, der Druck der Neutronen dem Gravitationskollaps nicht mehr widerstehen kann. Jenseits dieser Grenze kollabiert der Stern zu einem schwarzen Loch. Der genaue Wert hängt von der unbekannten Zustandsbleichung der Materie bei diesen extremen Dichten ab. liegt aber irgendwo zwischen 2 und 3 Sonnenmassen. Der schwerste bekannte Neutronenstern, Psiol 746 6060, wurde mit ungefähr 2 ,14 Sonnenmassen

26:55 gemessen, womit er nahe an diese theoretische Grenze heranreicht und entscheidende Einschränkungen für das Verhalten von Materie unter Bedingungen liefert, die wir auf der Erde nicht erzeugen können. Vielleicht ist das Auffälligste an Neutronensternen nicht irgendeine einzelne Eigenschaft, so extrem sie auch sein mag. Es ist, was sie als Grenzen des Wissens darstellen. Wir haben Objekte in unserem Universum, die wir nachweisen können, die wir mit außerordentlicher Präzision vermessen können, deren Äußeres verhalten wir in mehreren Wellenlängen und durch Gravitationswellen beobachten können, deren Inneres jedoch grundlegend rätselhaft bleibt. Wir wissen nicht mit Sicherheit, was im Zentrum eines Neutronensterns geschieht. Wir

27:43 haben Hypothesen, Modelle, fundierte Spekulationen, aber der tatsächliche Zustand der Materie unter diesen Bedingungen bleibt uns verborgen. Der Neutronenstern ist eine Erinnerung daran, dass es Grenzen dessen gibt, was wir direkt wissen können, dass das Universum noch Fragen bereithält, die wir nicht beantwortet haben und vielleicht über Generationen hinweg nicht beantworten werden.

28:10 Und doch sind diese Objekte So lebensfeindlich sie sind, so völlig jenseits der Bedingungen, die Komplexität oder Chemie oder Biologie ermöglichen, auf die intimste Weise mit uns verbunden. Die Atome in deinem Körper, besonders die schwereren, wurden in Sternexplosionen und Neutronensternkollisionen beschmiedet. Das Calcium in deinen Knochen, das Eisen in deinem Blut, die Spurenelemente, die deine Enzyme funktionieren lassen. All das gelangte durch kosmische Prozesse von außerordentlicher Gewalt hierher. Wir bestehen in einem sehr realen Sinne aus Sternenstaub, aber genauer gesagt bestehen wir aus den Trümmern stellerer Tode, einschließlich der extremsten Tode, die das Universum zu bieten hat. Das soll die Zerstörung nicht romantisieren.

29:02 Die Supernova, die einen Neutronenstern hervorbringt, zerstört jede Möglichkeit von Leben in ihrer Umgebung. Die Kollision von Neutronensternen schafft Bedingungen, die kein Lebewesen überleben könnte. Das sind keine schöpferischen Akte in irgendeinem biologischen Sinne. Es ist einfach das, was geschieht, wenn Masse und Schwerkraft nach den Regeln interagieren, die unser Universum regieren. Aber die Folgen dieser Ereignisse, verteilt über Milliarden Jahre und Milliarden Lichtjahre, schließen die Möglichkeit unserer eigenen Existenz ein. Wir leben auf einem Planeten, der im Vergleich beinahe unmöglich gastfreundlich erscheint. Die dünne Atmosphäre der Erde, ihr flüssiges Wasser, ihr schützendes Magnetfeld,

29:52 ihre Position in der habitablen Zone eines stabilen Sterns, all das stellt ein empfindliches Gleichgewicht dar, das nicht nur Leben erlaubt, sondern komplexes Leben, nicht nur überleben, sondern gedeihen. In einem Universum. das von Neutronensternen und schwarzen Löchern dominiert wird, von Strahlung und Fakuum und erdrückender Schwerkraft, ist unsere Welt eine bemerkenswerte Ausnahme. Der Neutronenstern lehrt uns Perspektive. Er zeigt uns, was aus Materie wird, wenn sie an ihre Grenzen getrieben wird. Er führt vor, dass die vertauten Kategorien Fest, Flüssig, Gasförmig, Plasma die Möglichkeiten nicht erschöpfen. Er erinnert uns daran, dass unsere Alltagserfahrung nur ein schmales Band von Bedingungen abdeckt und dass das Universum

30:47 weit mehr enthält, als wir unmittelbar begegnen. Und er verbindet uns durch die Atome in unseren Körpern mit Ereignissen von kosmischem Maßstab und kosmischer Gewalt, mit Prozessen, die sich entfalteten, bevor unser Sonnensystem entstand und die weitergehen werden, lange nachdem unsere Sonne gestorben ist. Darin liegt etwas still Demütigendes. Keine dramatische Offenbarung, kein Donnerschlag der Erkenntnis, sondern ein allmähliches Erkennen unseres Platzes in einem Universum, das seltsamer und vielfältiger ist, als unsere Sinne allein vermuten ließen. Der Neutronenstern ist uns weder feindlich gesinnt noch freundlich. Er ist einfach. folgt den Gesetzen der Physik mit gleichgültiger Präzision, hält

31:37 in seinem kleinen Umfang Bedingungen, die unser Verständnis herausfordern, und bietet uns die Gelegenheit, ein wenig mehr darüber zu lernen, was Materie tun kann, wenn die Schwerkraft ihren Willen bekommt. Wir werden vielleicht nie genau wissen, was im Herzen dieser Objekte liegt. Die Gleichungen, die ihr Inneres beschreiben, mögen teilweise ungelöst bleiben. Aber wir wissen genug, um zu würdigen, was sie sind. Die dichtesten beobachtbaren Objekte im Universum, das letzte auf Bäumen der Materie. Bevor sie sich vollständig der Vergessenheit des schwarzen Lochs ergibt.

32:16 Natürliche Labore für Physik jenseits unserer gegenwärtigen Reichweite und kosmische Gießereien, die die schweren Elemente lieferten, die unsere Existenz möglich machen. Das ist bereits eine ganze Menge zu wissen. Und es ist genug vielleicht, um eine Weile damit zu sitzen, es sich zu Verständnis setzen zu lassen, es mitzunehmen, während wir unsere eigene kurze Reise durch den Kosmos fortsetzen.