Ein nahezu perfekt runder Neutronenstern könnte winzige «Berge» verbergen, die kontinuierlich Gravitationswellen aussenden können.
Ein Neutronenstern ist der extrem dichte Überrest bestimmter Sterne nach ihrer Explosion. Eine mit der Sonne vergleichbare Masse wird in eine Kugel von wenigen Dutzend Kilometern Durchmesser gepresst. Trotz ihres Namens ähneln die hier untersuchten «Berge» keineswegs irdischen Erhebungen.
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Die Idee betrifft vor allem das Innere des Himmelskörpers. Ein Teil der Materie kann dort ein Superfluid bilden, also eine Flüssigkeit, die ohne den üblichen Widerstand fließt. Diese Flüssigkeit enthält mikroskopische Wirbel, die mit der Rotation des Sterns verbunden sind. Einige von ihnen können an der festen Kruste haften bleiben.
Wenn sich das Superfluid und die Kruste nicht exakt mit derselben Geschwindigkeit drehen, wirkt eine Kraft auf diese Wirbel. Sie wird Magnus-Kraft oder Magnus-Effekt genannt. Die Forschenden haben berechnet, dass sie einen ungleichmäßigen Druck auf die Kruste ausüben und die Massenverteilung des Sterns geringfügig verformen könnte.
Eine solche Verformung ist von Bedeutung, weil ein rotierender Stern, der nicht vollkommen symmetrisch ist, Gravitationswellen erzeugen kann. Diese Wellen in der Raumzeit würden kontinuierlich ausgesendet, im Gegensatz zu den kurzen Signalen, die beispielsweise von der Kollision zweier Neutronensterne stammen.
Magnus-Effekt an einem Zylinder in einem Rauchwindkanal.
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Das verwendete Modell bleibt bewusst vereinfacht. Die Forschenden stellen den Stern als unendlich langen Zylinder dar, der einen flüssigen Bereich, eine dünne Außenschicht und eine Kruste umfasst. Diese Geometrie bildet keinen echten Himmelskörper nach, ermöglicht es aber, den untersuchten physikalischen Effekt zu isolieren und seine mögliche Größenordnung abzuschätzen.
Die Berechnungen zeigen, dass die Kraft Verformungen erzeugen könnte, die groß genug wären, um von heutigen und künftigen Detektoren erfasst zu werden. Ihre tatsächliche Größe wäre jedoch durch zwei Faktoren begrenzt: den Widerstand der Kruste und die Stärke, mit der die Wirbel an ihr haften bleiben.
Der nächste Schritt besteht darin, die Zylindergeometrie zugunsten realistischeren Sternmodellen aufzugeben. Insbesondere müssen die Form eines vollständigen Sterns berechnet und seine Kruste sowie die Haftung der Wirbel genauer dargestellt werden, bevor ein Signal abgeschätzt werden kann, das direkt mit den Beobachtungen vergleichbar ist.