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Astronomie+Physik

Ein Monster unter den Gammablitzen

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Gammastrahlen-Ausbrüche gehören zu den energiereichsten Phänomenen des Kosmos (NASA/Swift/Cruz deWilde)
Im April dieses Jahres haben Astronomen einen der stärksten je registrierten Gammastrahlen-Ausbrüche eingefangen. Er war nicht nur besonders energiereich und sein Nachglühen hielt über Monate an, er kam auch quasi von nebenan: Der Blitz stammte aus nur 3,8 Milliarden Lichtjahren Entfernung – und ist damit der bisher nächste dieser Intensität. Genau das hat es Forschern ermöglicht, so viele Daten zu sammeln wie kaum zuvor. In insgesamt vier Veröffentlichungen zum Ereignis enthüllen sie nun unter anderem erstmals, dass selbst so ungewöhnlich starke Blitze durch die Explosion massereicher Sterne verursacht werden können.

Am 27. April 2013 um 07:47 Weltzeit schien alles noch normal: Das Gammastrahlen-Observatorium Swift absolvierte gerade einen seiner regulären Schwenks von einem Beobachtungsgebiet zum nächsten und auch das ebenfalls auf Gammastrahlen spezialisierte Fermi-Weltraumteleskop war im normalen Beobachtungsmodus. Doch wenige Sekunden später kam der Alarm: Die sensiblen Sensoren beider Teleskope registrierten einen plötzlichen, enormen Anstieg der energiereichen Gammastrahlung – den typischen Blitz eines Gammastrahlenausbruchs. Wie programmiert, schwenkten beide Observatorien sofort ihre Optiken in Richtung der Strahlenquelle und begannen, den Ausbruch mit allen verfügbaren Sensoren aufzuzeichnen. Auch im sichtbaren Licht war der Blitz noch so hell, dass mehrere robotische Teleskope darauf reagierten, gleichzeitig richteten auch die von der Eilmeldung alarmierten Astronomen an nichtautomatischen Observatorien ihre Instrumente auf die Strahlenquelle.

Ein erstaunlich nahes Strahlenmonster

„Es war ein echter Monster-Gammastrahlen-Ausbruch“, schildert der Astrophysiker Daniele Malesani von der Universität Kopenhagen das Ereignis. „Es handelte sich um einen der stärksten Gammablitze, die wir je mit dem Swift-Satelliten beobachtet haben.“ Ein Ereignis dieser Stärke erwarte man höchstens alle 60 Jahre. Gammastrahlen-Ausbrüche (GRB) gehören zu den energiereichsten und hellsten Explosionen des Kosmos. Typischerweise wird ein Großteil der Energie dabei als kurzer Blitz energiereicher Gamma- und Röntgenstrahlung frei. Danach folgt eine Phase des Nachglühens, das vor allem aus längerwelliger Licht-, Infrarot- und Radiostrahlung besteht. Dieses Nachglühen dauert normalerweise einige Tage bis Woche an, bei GRB 130427A aber konnten die Astronomen es über Monate hinweg verfolgen.

Was diese extremen Blitze verursacht, ist bisher noch nicht eindeutig geklärt. Sie können entstehen, wenn massereiche Sterne in einer Supernova explodieren, Neutronensterne zusammenstoßen und verschmelzen oder aber wenn sich Schwarze Löcher bilden. Der Gammastrahlenausbruch GRB 130427A lieferten den Astronomen nun erstmals die Chance, mehr über die Ursache der gewaltigen Strahlenexplosion zu erfahren. Denn mit einer Entfernung von nur 3,8 Milliarden Lichtjahren ist er für einen Ausbruch dieser Intensität und Dauer ungewöhnlich nah. „Nur eine Handvoll von langen Gammastrahlen-Ausbrüchen sind bisher in einem Umkreis von zehn Milliarden Lichtjahren entdeckt worden“, berichten Alessandro Maselli von der Forschungseinrichtung INAF in Palermo und seine Kollegen. Diese nahen Blitze sind allerdings meist eher schwach und werden häufig durch Supernovae ausgelöst.

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Sterbender Stern als Ursache

GRB 130427A dagegen gehört zu dem Typ extremer Strahlenausbrüche, die normalerweise nur aus dem fernen Universum eingefangen werden. Was sie verursacht, lässt sich daher meist nicht feststellen, sie sind einfach zu weit weg. „Die Entdeckung eines nahen und gleichzeitig extrem starken GRB gibt uns nun die Möglichkeit zu überprüfen, ob auch diese Blitze mit Supernovae in Verbindung stehen“, erklären die Forscher. Und tatsächlich wurden sie fündig: Sie fanden Hinweise auf einen explodierenden Stern in der gleiche Region. Spektralanalysen des Nachglühens ermöglichten es den Forschern zudem, auf einige der Eigenschaften des Sterns zu schließen, des gewaltsames Ende den Gammablitz hervorrief:

„Wir haben festgestellt, dass es sich um einen schnell rotierenden Riesenstern mit etwa der 20 bis 30-fachen Sonnenmasse handelte“, berichtet Malesani. Diese Masse war allerdings auf nur die drei bis vierfache Größe der Sonne konzentriert. Solche kompakten Sternenkerne werden auch als Wolf-Rayet-Sterne bezeichnet. Ihre Explosion gilt schon länger als mögliche Ursachen für lange Gammablitze – jetzt liefert GRB 130427A den Beweis. „Jetzt sind wir sicher, dass nicht nur schwache, sondern auch sehr starke Gammastrahlen-Ausbrüche auf Supernovae zurückgehen können“, konstatieren die Forscher. Dieser Ausbruch sei damit ein einzigartiges Beispiel dafür, dass diese Strahlungsexplosionen auf den gleiche Mechanismus zurückgehen können – egal wie stark, wie alt oder wie weit entfernt sie sind.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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