Anstößige Elementarteilchen

News: Anstößige Elementarteilchen

Astronomen ist schon länger bekannt, dass Neutronensterne nach ihrer Geburt gerne eine Wanderschaft durch das Universum antreten. Allerdings wussten sie bisher noch nicht, warum die bizarren Himmelskörper das Fernweh packt und sie die Überreste der Supernova weit hinter sich lassen können. Ein Astrophysiker schlägt nun vor, dass Neutrinos die Sterne anschubsen - Elementarteilchen, die normalerweise so gut wie gar keine Wechselwirkung mit Materie zeigen.

Der Gravitationskollaps von Sternen mit mehr als 1,5 Sonnenmassen am Ende ihres Daseins äußert sich in einem furiosen Spektakel – der Supernova. Die äußere Hülle des ehemaligen Sterns wird weggepustet, übrig bleibt nur der Kern. Die immense Gravitationskraft quetscht Elektronen und Protonen auf engstem Raum zusammen und es entsteht ein Neutronenstern. Dieser bleibt häufig nicht seelenruhig inmitten der auseinander fegenden Sternentrümmer stehen, vielmehr verlässt er den Schauplatz des Feuerwerks schnurstracks. Eine derartige Sternen-Wanderschaft konnten Astronomen bereits mehrfach beobachten. Aus der Geschwindigkeit der Neutronensterne und deren Entfernung zu den Überresten der Supernova können sie sogar auf den Zeitpunkt des Sterneninfernos schließen. Die Ursache der Bewegung war aber bislang mit einem dicken Fragezeichen versehen.

Der Astrophysiker Herman Mosquera Cuesta von dem Brazilian Center for Research in Physics in Rio de Janeiro schlägt nun vor, dass Neutrinos dem Neutronenstern den nötigen Stoß geben könnten. Neutrinos sind sehr seltsame Elementarteilchen. Auch heute sind sich Physiker trotz einiger Hinweise noch nicht endgültig sicher, ob die ungewöhnlichen Winzlinge überhaupt eine Ruhemasse haben. Sie sind nur sehr schwer nachzuweisen, da sie keine Ladung tragen und nur minimal mit Materie wechselwirken. Tatsächlich durchdringen sie nahezu alles ungehindert.

Neutrinos entstehen in Hülle und Fülle bei nuklearen Reaktionen, wie beispielsweise in unserer Sonne. Auch eine Supernova-Explosion produziert sie reichlich. Allerdings nahmen die Astrophysiker bislang an, dass der Kern sie gefangen halten würde. Mosquera Cuesta vermutet, dass eine besondere Art von Neutrinos, die so genannten sterilen Neutrinos dem Kern entkommen können. Sie gehen der Theorie nach aus den anderen bekannten Neutrino-Familien durch einen Prozess hervor, den die Physiker Oszillation nennen. Die Frage, ob es diesen Neutrino-Typ überhaupt gibt, konnten die Forscher allerdings experimentell noch nicht klären. Wenn es sterile Neutrinos gibt, so würde der Kern des sterbenden Sterns sie nicht in alle Richtungen gleichmäßig abstrahlen, da ihre Entstehungsorte im Inneren des Kerns zufällig verteilt wären. Die Folge der unregelmäßigen Abstrahlcharakteristik wäre ein Impuls in eine bestimmte Richtung, der den Kern beziehungsweise den entstehenden Neutronenstern beschleunigt. Mosquera Cuesta zeigte, dass Neutrino-Oszillationen, die sterile Neutrinos hervorbringen, so genannte Gravitationswellen auslösen. Wissenschaftler haben diese durch abrupte Massenänderung hervorgerufenen Erschütterung der Raumzeit theoretisch vorausgesagt, an den Detektoren zur Beobachtung bauen sie allerdings noch (The Astrophysical Journal vom 8. November 2000, Abstract).

Die stark richtungsabhängige Emission von Neutrinos könnte auch die Unregelmäßigkeiten in der expandierenden Hülle einer Supernova erklären. Auch die seltsamen Strahlen, die aus manchen Supernovae herauszuschießen scheinen, würden so eine Begründung finden.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 14.9.2000
"Aufwärmen für die lange Reise durch das All"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 13.7.2000
"Ein Pulsar lügt über sein Alter"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 30.8.1999
"Bremse für Neutronensterne"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 8.6.1998
"Die Masse macht's"
Spektrum der Wissenschaft 8/98, Seite 14
"Neutrinomasse nachgewiesen?"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.