Ausbrüche hochenergetischer Gammastrahlen begleiten die spektakulärsten Vorgänge unseres Universums – etwa die Explosionen massereicher Sterne, den Einsturz von Materie in alles verschlingende Schwarze Löcher oder die Kollisionen von Neutronensternen. Die hochenergetischen Strahlen könnten demnach sehr spannende Boten kosmisch hochinteressanter Ereignisse sein – wäre da nicht ein Haken: weil die Abbildung des Gammahimmels mit Teleskopen hohe technische Anforderungen stellt, blieb uns lange viel von ihm verborgen.

Glast soll das ändern. Mit dem Gamma-Ray Large Area Telescope "wird nun eine der letzten Lücken des elektromagnetischen Spektrums geschlossen", sagt Rick Harnden vom Glast-Team der NASA. "Es ist das empfindlichste Teleskop, das jemals den Gammahimmel untersucht hat." Im All lassen sich die Gammaquellen leichter aufspüren als auf der Erde, deren Atmosphäre die Strahlen absorbiert. Gleich zwei Instrumente an Bord sollen mindestens fünf Jahre lang systematisch nach den Quellen dieser hochenergetischen Strahlen fahnden. Das Large Area Telescope (LAT) wird zwei Drittel des Himmels im Bereich zwischen 20 Megaelektronvolt (MeV) überschauen, während der Glast Burst Monitor (GBM) am ganzen Himmel nach Gammastrahlen Ausschau halten wird – allerdings in einem energieärmeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums von 0,01 bis 0,25 Megaelektronenvolt.

Glast auf der Jagd
© NASA
(Ausschnitt)
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Das LAT besteht aus einem Stapel Wolfram-Schichten. Trifft ein Gammastrahl auf dieses Instrument, entstehen Paare von Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen. Aus deren Flugbahn und Energie lassen sich Einfallsrichtung und Gesamtenergie der entstandenen Teilchen rekonstruieren.

Demgegenüber besteht der GBM aus zwölf Natrium-Jodid-Szintillationsdetektoren und zwei Wismut-Germaniumoxid-Detektoren. Gammastrahlen lösen darin Lichtblitze aus, aus denen der Detektor die Quelle der Strahlen lokalisiert.

"Gemeinsam werden uns beide Teleskope tiefe Einblicke in verschiedene Geheimnisse unseres Universums geben," sagt Harnden. Der NASA-Wissenschaflter selbst forscht an exzentrischen Blitzen, welche zu den größten Rätseln der Astrophysik zählen. "Gammablitze sind die mächtigsten Explosionen seit dem Urknall", sagt Harnden. Pro Jahr soll Glast etwa 200 solcher nur wenige Sekunden andauernden Strahlungsausbrüche aufspüren. Daneben hoffen die Forscher, endlich auch all jene Quellen identifizieren zu können, die bereits aus Vorgängermissionen bekannt sind, aber noch nicht zugeordnet werden konnten. Auch die Entstehung der Gammastrahlung bei Pulsaren – schnell rotierenden Neutronensternen – ist noch immer unklar.

Ebenfalls im Visier der Forscher stehen supermassereiche Schwarze Löcher aus dem Zentrum aktiver Galaxien. Diese saugen Materie aus ihrer Umgebung an, um sie zu verschlingen. Da der Drehimpuls der einfallenden Materie erhalten bleibt, bildet sich um das Schwarze Loch eine Akkretionsscheibe, in der sich die Materie spiralförmig auf das Zentrum zu bewegt, bevor sie darin verschwindet – ein Prozess, bei dem enorme Energien freigesetzt werden. Aus noch ungeklärter Ursache stoßen senkrecht zur Akkretionsscheibe Materiejets hervor, wobei auch Gammastrahlung freigesetzt wird. Mit dem neuen Weltraumteleskop wollen die Forscher noch weitere solcher Vorgänge identifizieren – und endlich mehr über Entstehungsmechanismen erfahren.

Vielleicht gelingt es mit Glast sogar, Spuren der dunklen Materie zu entdecken. Diese könnten nach theoretischen Überlegungen aus massereichen Teilchen bestehen, die sich gegenseitig vernichten. Sollten sie dabei tatsächlich auch Gammastrahlung aussenden, könnte sie das neue Weltraumteleskop womöglich aufspüren – und damit eines der größten Rätsel der Astrophysik lösen helfen.