Rätsel im Crab-Nebel

?Wir dachten, wir hätten ganz gut verstanden, wie diese Strahlung erzeugt wird?, sagt David Williams, einer der Autoren. ?Es war eine große Überraschung, so energiereiche Gammastrahlung zu finden.? Die Forscher nutzten das Gammateleskop Veritas (Very
Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) im US-Staat Arizona. Das Teleskop ist seit 2007 in Betrieb und registriert sogenannte Tscherenkov-Strahlung. Diese kurzen blauen Lichtblitze entstehen, wenn energiereiche Gammastrahlen auf die Erdatmosphäre treffen.

Pulsare sind nach heutiger Vorstellung Neutronensterne mit einem Durchmesser von wenigen Kilometern, die sich mehrmals pro Sekunde um ihre eigene Achse drehen und ein starkes Magnetfeld besitzen. Der Pulsar im Zentrum des Crab-Nebels ist einer der am besten untersuchten Neutronensterne. Er ist der kollabierte Kern eines Sterns, dessen Supernova-Explosion im Jahr 1054 sichtbar war. Da der Pulsar nur knapp 7000 Lichtjahre von der entfernt ist, war die Supernova auf der Erde sogar tagsüber mit bloßem Auge sichtbar.

Die Emissionen eines Pulsars werden nach Meinung der meisten Astronomen von dem Magnetfeld erzeugt, das zusammen mit dem Pulsar rotiert. Es beschleunigt geladene Teilchen fast bis auf Lichtgeschwindigkeit. Die Teilchen geben wiederum elektromagnetische Strahlung mit einem breiten Energiespektrum ab, von Radiowellen über sichtbares Licht bis hin zu weicher Gammastrahlung ab. Diese Strahlung ist in einem engen Strahl gebündelt, der ähnlich wie der Strahl eines Leuchtturms wandert. Die Details dieses Prozesses waren aber unklar.

Die jetzt entdeckte harte Gammastrahlung passt nicht in das bisherige Bild. ?Bislang galt Synchrotronstrahlung als dominanter Mechanismus, aber damit können wir die sehr energiereichen Emissionen nicht erklären?, sagt Hauptautor Nepomuk Otte. Synchrotronstrahlung wird von geladenen Teilchen abgegeben, die sich entlang gekrümmter Magnetfeldlinien bewegen. Er vermutet dagegen, dass ein Prozess namens inverser Compton-Streuung an der Gammastrahlenproduktion beteiligt sein könnte. Dabei geben Elektronen Energie an Lichtteilchen ab. ?Es könnte aber auch sein, dass unser Bild davon, wie die Strahlung entsteht, völlig falsch ist?, bekennt Otte. Eine Hypothese besagt zum Beispiel, dass die gepulste Strahlung nicht innerhalb, sondern außerhalb des Magnetfeldes entsteht. ?Das ist eine sehr radikale Idee?, sagt der Forscher. Wo die Wahrheit liegt, müssen nun weitere Beobachtungen klären.