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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Kosmische Kollisionen erzeugen extreme Magnetfelder |
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| | | Kollidieren zwei Neutronensterne, entstehen hochenergetische Blitze, die mehr Energie freisetzen, als die Sonne im Laufe von Jahrmilliarden abstrahlt. Dabei treten die stärksten Magnetfelder des Universums auf. Zwei Astrophysiker haben nun berechnet, dass sie rund eine Billiarde Mal stärker sind als das Erdmagnetfeld. |
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Das fanden Stephan Rosswog von der International University Bremen und Daniel Price von der University of Exeter mit Hilfe von Supercomputer-Simulationen heraus.
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Die Studie "Producing Ultrastrong Magnetic Fields in Neutron Star Mergers" von Daniel J. Price und Stephan Rosswog erschien auf der Website von "Science" (DOI: 10.1126/science.1125201). |
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 Abstract |
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Klein und dicht: Neutronensterne |
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Neutronensternen sind kosmische Objekte, die aus Supernova-Explosionen entstehen und eine extrem hohe Dichte besitzen. Das lässt sich mit folgendem Vergleich veranschulichen. Ein Neutronenstern mit einer Sonnenmasse hätte einem Durchmesser von etwa zehn Kilometern, wäre also um das 70.000-fache kleiner als die Sonne.
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Kollision zweier Sterne
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Es gibt Doppelsternsysteme, die aus zwei solchen Neutronensternen bestehen. Diese umkreisen sich und bewegen sich dabei langsam spiralförmig aufeinander zu, bis sie miteinander kollidieren (Bild oben).
Es wird vermutet, dass derartige Kollisionen Auslöser von hochenergetischen Blitzen, den so genannten Gamma-Ray-Bursts sind, den stärksten kosmischen Explosionen seit dem Urknall, welche in einer Sekunde mehr Energie frei setzen, als unsere Sonne dies in der gesamten Existenzzeit des Universums tun würde.
Jüngste Beobachtungen von "Nachleuchten" solcher Explosionen untermauern diese These; die physikalischen Prozesse in diesen Explosionen sind jedoch noch weitgehend unverstanden.
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Flussdichte: 1015 Gauß |
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Die Simulationen von Stephan Rosswog und Daniel Price sind ein erster Schritt zur Aufklärung der komplexen Physik von Gamma-Ray-Bursts.
Unter Berücksichtigung verschiedenster physikalischer Disziplinen, von Gravitation über Kernphysik bis zur Hyrdodynamik, führten die beiden Astrophysiker Berechnungen zum zeitlichen Verlauf der vermutlichen Explosionsauslöser, den Neutronensternkollisionen, durch, die enorme Anforderungen an Rechengeschwindigkeit und Speicherplatz des verwendeten Hochleistungsrechners stellten.
Sie konnten zeigen, dass die ursprünglichen Magnetfelder der Neutronensterne in der ersten Millisekunde der Kollision auf mehr als 1015 Gauß verstärkt werden.
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Werte jenseits des Vorstellbaren |
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"Das sind unglaubliche Größenordnungen", kommentierte Stephan Rosswog die Simulationsergebnisse. "Magnetfelder, die wir aus dem Alltag kennen, etwa ein Magnet, den man an seinem Kühlschrank hat, betragen nur etwa 100 Gauss."
Die beiden Wissenschaftler hatten ihre Simulationen auf dem Supercomputer der IUB durchgeführt, der vor knapp einem Jahr in Betrieb genommen wurde. Das System gehört mit 24 Prozessoren, die Zugriff auf einen gemeinsamen Hauptspeicher haben, zu den leistungsfähigsten seiner Art und erlaubt eine hocheffiziente Parallelisierung von Rechenvorgängen.
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Gleichungen mit Supercomputern errechnet |
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"Wir mussten lange suchen, um eine Methode zu finden, die entsprechenden Gleichungen auf einem Computer zu lösen. Dass wir derartige Simulationen durchführen können, ist erst seit kurzem durch die Rechenkapazitäten von Supercomputern möglich. Wir saßen einige Wochen praktisch Tag und Nacht am Computer, bis wir endlich einen Lösungsalgorithmus gefunden hatten. Die tatsächlichen Rechnungen liefen dann noch einmal fast einen Monat", sagte Daniel Price über die komplexen Berechnungen.
Die beiden Astrophysiker werden ihre Ergebnisse auch am 5. April auf dem diesjährigen National Astronomy Meeting an der University of Leicester und am 7. April auf der Ringberg-Konferenz zu Nuklearer Astrophysik vorstellen.
[science.ORF.at/idw, 31.3.06]
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01.01.2010 |
