Maximale Masse nicht-rotierender Neutronensterne ermittelt

Wenn Sterne ihr „Leben“ als solche hinter sich haben enden sie in der Regel entweder als weiße Zwerge, als Neutronensterne oder als schwarze Löcher, was genau auf einen bestimmten Stern zutrifft hängt von seiner Masse ab, Sterne mit weniger als ca 8 Sonnenmassen werden zu weißen Zwergen, zwischen 8 und 25 Sonnenmassen enden sie als Neutronenstern und bei mehr als 25 Sonnenmassen als schwarzes Loch. Nun konnten Wissenschaftler:innen vom Purple Mountain Observatory der Chinese Academy of Sciences erstmals den Höchstwert der gravitativen Masse ermitteln, den ein nicht-rotierender Neutronenstern erreichen kann, bevor er zu einem schwarzen Loch kollabieren würde.

All diese Sternenleichen haben ihre eigenen Massengrenzen, ab denen sie nicht mehr stabil bleiben würden, im Falle eines nicht-rotierenden Neutronensterns bezeichnet man diese als die Oppenheimer-Volkoff-Grenze, bei weißen Zwergen dagegen ist es die Chandrasekhar-Masse, die bei etwa 1,4 Sonnenmassen liegt, welche ein solcher maximal erreichen kann (z.B. indem er Material von einem Begleitstern abzieht) bevor er zu einer Supernova wird (in diesem Falle zu einer der besonders wichtigen Supernovae des Typs 1a, welche als sogenannte „Standardkerzen“ fungieren, mit denen man große Entfernungen im Universum messen kann).

Der genaue Wert der Oppenheimer-Volkoff-Grenze war lange Zeit umstritten, während er ursprünglich bei 0,7 Sonnenmassen angesetzt wurde, rechneten modernere Modelle mit Massen zwischen 1,5 und 3,2 Sonnenmassen also immer noch relativ ungenau. Nun konnten die Wissenschaftler:innen um Prof Fan Yizhong in ihrer Studie erstmals einen recht genauen Wert für die Oppenheimer-Volkoff-Grenze ableiten und diesen bei etwa 2,25 Sonnenmassen, mit einer Unsicherheit von nur 0,07 Sonnenmassen, festlegen.

Dass diese Grenze nur für nicht-rotierende Neutronensterne gilt ergibt sich einfach daraus, dass sich bei rotierenden Neutronensternen auch noch die Zentrifugalkraft auf die Dichte auswirkt und die Grenze, ab welcher der Neutronenstern zu einem schwarzen Loch kollabiert, somit ggf deutlich nach oben hin beeinflusst.