Neutronensterne verbergen möglicherweise schwarze Löcher in ihrem Inneren

Astronomen schlagen eine Lösung für das Fehlen von Pulsarbeobachtungen in einer zentralen Region der Galaxie vor. Die Idee ist, dass Neutronensterne schwarze Löcher verschluckt haben.

Neutronensterne im Zentrum der Galaxie könnten ursprüngliche Schwarze Löcher verschlucken und von ihnen zerstört werden.

Die beiden extremsten Objekte im Universum sind Schwarze Löcher und Neutronensterne. Die Objekte gehören zu einer Kategorie, die als kompakte Objekte bezeichnet wird, und sind Überreste massereicher Sterne. Wenn Sterne, die viel größer als die Sonne sind, das Ende ihres Lebens erreichen, kollabieren sie in diese kleinen Objekte mit größerer Masse.

Es gibt mehrere Kategorien, in die ein Neutronenstern fallen kann, und eine davon ist der Pulsar. Pulsare sind Neutronensterne, deren Drehimpuls nicht mit dem Magnetfeld übereinstimmt. Auf diese Weise funktionieren die Sterne als echte kosmische Leuchttürme mit hoher Präzision. Andere Typen sind Magnetare.

Eine italienische Forschergruppe hat einen Artikel veröffentlicht, in dem die Möglichkeit untersucht wird, dass Neutronensterne primordiale schwarze Löcher einfangen. Der Vorschlag erscheint als eine mögliche Lösung für das Problem des Mangels an Pulsaren im galaktischen Zentrum. Außerdem könnte dies ein Hinweis darauf sein, wo sich die primordialen schwarzen Löcher verstecken.

Galaktisches Zentrum

Das Zentrum der Galaxie ist eine ziemlich extreme und chaotische Umgebung, in der Sterne, Neutronensterne und schwarze Löcher koexistieren. Im Zentrum befindet sich ein supermassives schwarzes Loch namens Sgr A* mit 4 Millionen Sonnenmassen. Es gibt einige Sterne, die das zentrale Schwarze Loch umkreisen, wie der Stern S2, der einen Tanz um das Objekt zu bilden scheint.

Umlaufbahn des Sterns S2 um das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße. Kredit: Max-Planck-Gesellschaft

Trotz seiner Masse und seines Rufs als Vielfraß interagiert das supermassive Schwarze Loch nur mit einer kleinen Region. Die Akkretionsrate von Sgr A* ist im Vergleich zu Schwarzen Löchern dieser Art gering. Ein weiteres berühmtes Objekt ist der Magnetar PSR J1745-2900, der die Aufmerksamkeit auf sich zieht, weil er nicht nur das Schwarze Loch umkreist, sondern offenbar auch der einzige Neutronenstern in der Region ist.

Problem zwei Pulsare

Das Fehlen von Beobachtungen von Pulsaren in einer Region, in der es eine höhere Dichte von Objekten gibt, ist für Astronomen ein Kuriosum. Mit Ausnahme des Magnetars PSR J1745-2900 werden keine Radiosignale von Neutronensternen wie Pulsaren empfangen. Dies ist in anderen Regionen der Galaxie, wo Pulsarsignale empfangen werden, nicht der Fall.

Dies ist ein Problem in der Astronomie, und es gibt einige Hypothesen, die versuchen, diesen Mangel an Beobachtungen zu erklären. Einige schlagen vor, dass Neutronensterne sich am Ende durch Gravitationswechselwirkungen selbst zerstören. Diese "zerstörten" Neutronensterne wären schwer zu beobachten, aber das allein würde das Problem nicht vollständig lösen.

Neutronensterne verstecken Schwarze Löcher

Ein Artikel, der von einer Gruppe italienischer Astronomen eingereicht wurde, legt nahe, dass es möglich ist, dass Neutronensterne ursprüngliche schwarze Löcher von weniger als einer Sonnenmasse eingefangen haben. Auf diese Weise würden sich die schwarzen Löcher vom Inneren des Sterns ernähren und ihn vollständig einnehmen, sodass anstelle eines Neutronensterns nur ein schwarzes Loch zurückbleibt.

Mithilfe von Modellen und Simulationen konnte das Team zeigen, ob Pulsare in der Lage sind, primordiale Schwarze Löcher einzufangen. In den Simulationen wurde das Schwarze Loch, sobald es eingefangen wurde, wie erwartet in Richtung des Zentrums des Neutronensterns geschoben. Dieses Ergebnis zeigt, dass dies in diesen Regionen der Galaxie geschehen könnte.

Primordiale Schwarze Löcher

Darüber hinaus würde die Lösung auch die Frage beantworten, wo sich primordiale schwarze Löcher befinden. Diese Art von schwarzen Löchern wurde noch nie beobachtet und könnte so groß wie ein Atom oder so klein wie ein Planet oder Stern sein. Sie hätten sich in den ersten Momenten des Urknalls gebildet, als die Dichtefluktuationen kollabierten.

Primordiale Schwarze Löcher sind eine beliebte Erklärung für die dunkle Materie. Da sie Massen von bis zu 100.000 Sonnenmassen haben, könnte eine große Population primordialer schwarzer Löcher die Masse der dunklen Materie darstellen. Der Mangel an Beobachtungen dieser Objekte macht diese Hypothese jedoch unwahrscheinlich.

Problem bleibt bestehen

Die Ergebnisse des Artikels zeigen, dass selbst wenn die Neutronensterne die schwarzen Löcher einfangen, diese Lösung allein das Problem des Mangels an Neutronensternen im galaktischen Zentrum nicht lösen würde. Es müsste eine Kombination verschiedener Hypothesen vorgeschlagen werden, um dieses Verschwinden zu erklären.

Auch das Fehlen von Beweisen für urzeitliche schwarze Löcher bleibt eine offene Frage. Künftige Teleskope können vielleicht einige dieser Fragen beantworten.

Quellenhinweis

Caiozzo et al. 2024 Revisiting Primordial Black Hole Capture by Neutron Stars arXiv.