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Pulsare arbeiten als natürliche Synchrotronmaschinen, in der die hochenergetischen Elektronen, die sich in den Neutronensternen befinden, auf relativistische Geschwindigkeiten gebracht werden. Die Frage die sich nun stellt ist, durch welchen Prozeß die Teilchen beschleunigt werden und inwieweit die Rotationsenergie eine Rolle spielt.
Auf der Erde wäre die Antwort einfach, man benutzt ringförmig angeordnete Magnetfelder, in denen geladene Teilchen durch elektromagentische Kräfte auf hohe Energien gebracht werden . Sollte also bei den Pulsaren ein ähnlicher Vorgang ablaufen?
Erste Voraussetzung hierfür wäre ein sehr starkes Magnetfeld . Der Kollaps eines Sterns zu einen Neutronenstern führte zu einer Kompression der magnetischen Feldlinien zu Kerndichten was wiederum zu einer extrem hohen magnetischen Feldstärke geführt hat. Bei einer Komprimierung des Sternradius von Ro auf R erhöht sich die magnetische Feldstärke von Bo auf
B = Bo ( Ro / R ) ² 10 14 A/ m .
Eine weitere Voraussetzung für die Teilchenbeschleunigung in der Umgebung des Neutronensterns muß das "Herausragen" des Magnetfelds aus dem Stern sein , also im einfachsten Fall ein sogenanntes poloidales Dipolfeld sein (siehe Abbildung)
Abb. Magnetische Feldlinien um einen
Neutronenstern . Die Rotationsachse
steht senkrecht zur magn. Achse.
Diese Magnetfeld ist, in der stark leitenden Materie "eingefroren" , und wird bei hydrodynamischen Bewegungen der Materie mitgeführt. Voraussetzung hierfür allerdings ist das permanente Vorhandensein von Ringströmen, um das Magnetfeld aufrecht zu erhalten. Bekannterweise, geht ein Teil dieser Ströme an den ohmschen Widerstand verloren; Rechnungen ergaben aber, das die Neutronensternmaterie eine so hohe Leitfähigkeit besitzt, dass eine merkliche Verkleinerung des Magnetfeldes erst nach Jahrmillionen erfolgt, also Zeiten, die viel größer sind als die Lebenserwartung eines Pulsars .
Die Leitfähigkeit eines Körpers allgemein hängt ab, in welchen Maße sich die Ladungsträger frei bewegen können. In erster Linie handelt es sich bei den Ladungsträgern um Elektronen, die aufgrund der Wechselwirkung mit anderen Elektronen oder Protonen (bei hohen Energien auch mit Neutronen) sich besser oder schlechter frei bewegen können.
Beim Neutronenstern sind diese Wechselwirkungen allerdings stark eingeschränkt.
Die Zweite Voraussetzung für die Hypothese von der Synchotronmaschine ist die rasche Rotation des Neutronensterns; dies bekam der Stern schon mit in die Wiege gelegt. Ähnlich wie die Erhaltung des magnetischen Flusses zu hohen Magnetfeldern geführt hat, mußte die Drehimpulserhaltung beim Kollaps zu sehr
hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten geführt haben.
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