Gammablitze aus den Tiefen des Alls - wissenschaft.de
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Gammablitze aus den Tiefen des Alls

Gleichmäßig über den Himmel verteilt leuchten sie auf, die Gamma-Strahler, doch immer nur für kurze Zeit. Kürzlich entdeckten die Astronomen Röntgenstrahlung gleichzeitig mit einem Gammablitz. Stoßen hier vielleicht zwei Neutronensterne zusammen?

Eines der aufregendsten Rätsel der modernen Astronomie scheint kurz vor seiner Lösung zu stehen. Seit 30 Jahren schon verwirren seltsame Gammastrahlungs-Ausbrüche die Forscher. Doch nun ist es dank moderner Instrumente – wie dem italienisch-niederländischen Satelliten BeppoSAX – gelungen, dem Geheimnis der Strahlungsquellen ein Stück auf die Spur zu kommen.

Erst 1973 erfuhr die astronomische Fachwelt von den Strahlungsblitzen, die jeweils nur Sekunden oder gar Sekundenbruchteile andauern und sich keinem bekannten Objekt zuordnen ließen. Irritiert begannen die Wissenschaftler, eine Unmenge unterschiedlichster Theorien über den Ursprung der Gamma Ray Bursts (GRB) aufzustellen. Neutronensterne, Schwarze oder Weiße Löcher, Antimaterie – keine noch so exotische Möglichkeit wurde ausgelassen.

Alsbald entbrannte ein heftiger Streit darüber, ob es sich um ein eher lokales Phänomen innerhalb unserer Milchstraße handele, oder ob die GRB-Quellen in fernen Galaxien beheimatet seien. Bis Anfang der neunziger Jahre neigte die Mehrheit der Astronomen eher der lokalen Hypothese zu. Je näher uns nämlich die Quellen sind, desto weniger Energie müssen sie ausstrahlen, desto einfacher läßt sich die Entstehung der Gammastrahlung erklären.

Seit April 1991 ist mit dem Compton Gamma Ray Observatory eine nahezu lückenlose Überwachung des Himmels im Bereich der Gammastrahlung möglich. Durchschnittlich einen Gamma-Ausbruch pro Tag registriert der Compton-Satellit, bis heute rund 2000.

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Zur großen Überraschung der Himmelsforscher zeigte sich, daß die GRB völlig gleichmäßig über den Himmel verteilt sind. Das war ein gewaltiger Schlag gegen die lokale Hypothese. Folgerichtig sind inzwischen die meisten Forscher in das „extragalaktische Lager“ übergewechselt. Doch wenn die GRB extragalaktischen Ursprungs sind, sind sie die energiereichsten Ereignisse, die man im Kosmos kennt: In wenigen Sekunden wird mehr Energie ausgesandt, als unsere Sonne in ihrem gesamten Leben von zehn Milliarden Jahren abstrahlt.

Viele Astrophysiker favorisieren heute das Modell kollidierender Neutronensterne: Wenn sich zwei Neutronensterne umkreisen, verlieren sie durch die Abstrahlung von Gravitationswellen langsam Energie, ihr Orbit schrumpft, bis es schließlich zum Zusammenstoß kommt. Abschätzungen zeigen, daß die dabei freiwerdende Energie und die Häufigkeit solcher Ereignisse durchaus mit den Beobachtungen übereinstimmen könnten – wenngleich die Details allerdings noch keineswegs verstanden sind.

Endgültige Klarheit über den Ursprung der Gammastrahlung könnte nur die Identifizierung mit bekannten Quellen bringen – und da tappten die Wissenschaftler bis Anfang dieses Jahres im Dunkeln. Den entscheidenden Fortschritt brachte der am 20. April 1996 gestartete Röntgensatellit BeppoSAX, auf dem sich auch ein Gammadetektor befindet. Mit ihm läßt sich die Position von Gamma-Ausbrüchen auf eine Bogenminute – den sechzigsten Teil eines Grads – genau ermitteln.

Der Erfolg ließ nicht lange auf sich warten. Am 28. Februar registrierte BeppoSAX einen Strahlungsausbruch sowohl im Gamma- als auch im Röntgenbereich. Innerhalb von Stunden wurden Astronomen in aller Welt alarmiert – und bereits in der folgenden Nacht spürten Beobachter der Sternwarte auf La Palma einen langsam verblassenden Lichtfleck an der Ausbruchstelle auf. Kurz darauf meldeten die Forscher am New Technology Telescope der ESO sowie am 10-Meter-Keck-Teleskop auf Hawaii, sie hätten um das langsam schwindende Lichtecho des Gamma-Ausbruchs eine schwache, ausgedehnte Struktur ausgemacht – eine Galaxie also?

Auch das Hubble-Weltraumteleskop wurde schließlich auf die Gamma-Quelle gerichtet: Am 26. März und am 7. April machte es jeweils eine Aufnahme, und beide zeigten ebenfalls eine schwächer werdende Punktquelle, umgeben von einer diffusen, ausgedehnten Struktur. Die Daten wurden über das Internet rasch weltweit verfügbar gemacht. So gelangten sie zu Patrizia Caraveo am Institut für Kosmische Physik in Mailand, die mittels eines speziellen Computerprogramms auf eine Veränderung zwischen den beiden Hubble-Aufnahmen stieß, eine scheinbar rasche Bewegung der Quelle.

Mit der Veröffentlichung ihrer Ergebnisse rief Caraveo gewaltige Verwirrung hervor. Denn wenn sich das optische Gegenstück des Gamma-Ausbruchs bewegt – immerhin mit einer Winkelgeschwindigkeit von umgerechnet einer halben Bogensekunde pro Jahr -, mußte es sich zwangsläufig um ein nahes Objekt handeln, in einer Entfernung von vielleicht ein paar hundert Lichtjahren.

Damit nicht genug, meldeten Ende April die Astronomen am Keck-Teleskop, die ausgedehnte Strahlungsquelle hätte an Helligkeit verloren. Also doch keine ferne Galaxie, sondern nur der Widerschein des Strahlungsausbruchs an einer lokalen Gaswolke?

Während der Streit um den Ausbruch vom 28. Februar tobte, registrierte BeppoSAX am 8. Mai erneut einen Gammablitz. Auch hier gelang es durch rasche Nachbeobachtungen, ein optisches Gegenstück aufzuspüren. Die Astronomen fanden das Objekt auch im Radiobereich – und es gelang ihnen, ein Spektrum der Quelle aufzunehmen.

Dabei zeigten sich Absorptionslinien mit Rotverschiebungen bis zu einem Wert von 0,835, was einer Entfernung von rund sieben Milliarden Lichtjahren entspricht. Es kann also keinen Zweifel daran geben, daß zumindest dieser Gamma-Ausbruch hinter den absorbierenden Gaswolken, in einer weit entfernten Galaxie, stattgefunden haben muß.

Rainer Kayser

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