Die Neutronensternoberfläche und -atmosphäre

Als Grenzschicht zwischen der Magnetosphäre und der Sternoberfläche gelegen, diskutiert man für die Neutronensternatmosphäre den Dichtebereich $\sim 0.1-100\;\mbox{g cm}^{-3}$. Für ihre Zusammensetzung nimmt man im allgemeinen ein Plasma, bestehend aus den Elementen Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff oder auch Eisen an, daß neben den Einflüssen eines $\sim 10^8-10^{13}$ G starken Magnetfeldes einer Schwerebeschleunigung von $\sim 10^{13}- 10^{14}\; \mbox{cm s}^{-2}$ ausgesetzt ist. Eine möglichst gute Kenntnis des Strahlungstransportes durch die anisotrope, nicht graue Neutronensternatmosphäre ist dabei wesentlich für eine korrekte Interpretation der von der Neutronensternoberfläche emittierten thermischen Strahlung. Die Oberflächenschicht des Neutronensterns umfaßt den Dichtebereich $\sim 10^3-10^4\;\mbox{g cm}^{-3}$, wobei die Dichte in einer Tiefe von $\sim 1-10$ cm bereits auf etwa $10^5 - 10^6\; \mbox{g cm}^{-3}$ ansteigt. Die Materie in diesem Bereich besteht überwiegend aus Eisen ⁵⁶Fe, wobei die materielle Struktur der Oberfläche neben der Oberflächentemperatur hauptsächlich durch den Einfluß des Oberflächenmagnetfeldes bestimmt wird. So liegt zum Beispiel für $\rho\sim 10^3\;\mbox{g cm}^{-3}$ der Übergang von der festen zur flüssigen Phase bei $\sim (1-2) \times 10^6\;\mbox{K}$ (Ruderman 1971), also einer Temperatur, wie sie nur für ganz junge Neutronensterne gemessen wird. Dem Einfluß des Magnetfeldes kommt daher die größere Bedeutung zu. Es bewirkt neben einer Asymmetrie in der atomaren Ladungsverteilung der Eisenionen, daß sich diese parallel zum $\vec{B}$-Feld ausrichten und zu langen, eindimensionalen Molekülketten organisieren. Das Ergebnis ist eine anisotrope, sehr dichte und sehr stark gebundene Form kondensierter Materie, deren elektrische und thermische Leitfähigkeit parallel zur Magnetfeldrichtung viel größer ist als senkrecht dazu (Schaaf 1987). Die durch die Anisotropie des Oberflächentemperaturfeldes verursachte Modulation des thermischen Röntgenflusses konnte mit ROSAT zum erstenmal experimentell nachgewiesen werden.