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Astronomie+Physik

Mögliche Erklärung für die gewaltigsten Explosionen im Universum

Bei einer Atombombenexplosion wird nur etwa ein Gramm Materie in Energie umgewandelt. Die Energie einer typischen Gammastrahlenexplosion entspricht der Umwandlung von mehr als Tausend Erdmassen in reine Energie. Eine Entdeckung zweier Physiker von der Universität von Kalifornien in Berkeley deutet jetzt darauf hin, dass an der Entstehung dieser Explosionen Magnetfelder beteiligt sind, die von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen erzeugt werden. Wayne Coburn und Steven Boggs stellen ihr Ergebnis in der Fachzeitschrift Nature vor (Bd. 423, S. 415).

Gammastrahlenexplosionen wurden erstmals 1967 entdeckt. Die bis zu 100 Sekunden dauernden Strahlungsausbrüche gelten als die energiereichsten Explosionen im Universum seit dem Urknall. Pro Tag beobachten Astronomen ein bis zwei solcher Explosionen, die die Erde aus allen Himmelsrichtungen erreichen. Ihr Ursprung ist immer noch nicht restlos geklärt. Es gibt inzwischen mehr als 100 verschiedene Theorien, die versuchen, ihre Entstehung zu erklären.

Mit Hilfe des Nasa-Satelliten RHESSI haben Coburn und Boggs nun eine starke lineare Polarisation in solch einem Strahlungsausbruch entdeckt. Gammastrahlen sind genauso wie das sichtbare Licht elektromagnetische Wellen und können genauso wie Licht polarisiert sein. Bei linear polarisierten Wellen schwingt der elektrische Feldvektor der elektromagnetischen Welle nicht wahllos in alle möglichen Richtungen, sondern in einer Ebene quer zur Ausbreitungsrichtung.

Die beiden Forscher vermuten deshalb, dass es sich bei dieser Strahlung um Synchrotronstrahlung handelt, die von hochenergetischen Elektronen abgestrahlt wird, die in einem starken Magnetfeld kreisen. Synchrotronstrahlung ist immer stark polarisiert. Bereits frühere Beobachtungen hatten auf die Synchrotronstrahlung als Erzeugungsmechanismus für die Gammastrahlenexplosionen hingedeutet.

Forscher gehen heute davon aus, dass die Energie der Gammastrahlenexplosionen ihren Ursprung im Gravitationskollaps eines Sterns hat. Während der Stern zu einem Schwarzen Loch oder Neutronenstern kollabiert, stößt er Teilchen aus, die sich beinahe mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die Gammastrahlenexplosionen werden aber erst in einer Entfernung von 100 Millionen Kilometern erzeugt.

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Coburn und Boggs vermuten, dass die für die Synchrotronstrahlung notwendigen Magnetfelder mit den Teilchen fortgetragen werden. Erzeugt werden die Magnetfelder ihrer Theorie zufolge aber von der Rotationsenergie des Schwarzen Lochs beziehungsweise des Neutronensterns.

Axel Tillemans
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