Eine Forschergruppe um Ryan Chornock vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nutzte das Nachleuchten des Gammastrahlenausbruchs GRB 130606A, um die chemische Zusammensetzung des interstellaren Mediums in einer Galaxie mit der Rotverschiebung z = 5,9 zu bestimmen. Sie stellten fest, das es nur etwa ein Zehntel des Gehalts an schweren Elementen aufweist, wie er in unseren näheren kosmischen Umgebung nachgewiesen wird.

Der Gammastrahlenausbruch, der mit einer Dauer von rund fünf Minuten zur Unterklasse der langen Ausbrüche zählt, wurde am 6. Juni 2013 vom Überwachungssatelliten Swift registriert. Daraufhin übernahmen kurzfristig erdgebundene Großteleskope die Beobachtung des zugehörigen Nachleuchtens. Der Ausbruch geht auf die Supernova-Explosion eines massereichen Sterns zurück, die sich vor rund 12,7 Milliarden Jahren ereignete, als das Universum nur rund eine Milliarde Jahre alt war. Zu dieser Zeit ging das so genannte Dunkle Zeitalter zu Ende, als sich nach dem Urknall die ersten Sterne bildeten, die mit ihrer Strahlung das intergalaktische Medium ionisierten und damit für Strahlung durchsichtig machten.

Die Supernova von GRB 130606A (künstlerische Darstellung)
© Gemini Observatory/AURA, artwork by Lynette Cook
(Ausschnitt)
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Vor rund 12,7 Milliarden Jahren explodierte in einer weit entfernten Galaxie mit der Rotverschiebung z = 5,9 ein massereicher Stern als Supernova und erzeugte einen Gammastrahlenausbruch (künstlerische Darstellung). Er erreichte uns am 6. Juni 2013. Die freigesetzte Strahlung erleuchtete das umgebende interstellare Medium so stark, so dass sich seine chemische Zusammensetzung spektroskopisch ermitteln ließ.

Selbst mit den größten derzeit verfügbaren Teleskopen ist die Muttergalaxie des explodierten Sterns viel zu leuchtschwach, um sich direkt nachweisen zu lassen. Erst die Strahlung der Supernova-Explosion lieferte so viel Energie, dass ein Nachleuchten im sichtbaren und im infraroten Licht sichtbar wurde. Als der Stern explodierte, sandte er zwei Strahlen aus heißer Materie, so genannte Jets aus, die sich annähernd mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiteten. Sie trafen auf die umgebende interstellare Materie, schoben sie zusammen, heizten sie dabei extrem auf, so dass sie grell aufleuchtete. Diese Strahlung durchlief die umgebende Galaxie und durchdrang dabei Wolken aus interstellarer Materie. Diese prägten dem Licht die charakteristischen Signaturen ihrer chemischen Zusammensetzung auf, die sich dann auf der Erde bestimmen ließen. Tatsächlich konnten die Forscher unter anderem die Linien von Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Magnesium, Aluminium, Silizium und Eisen nachweisen.