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Astrophysik: Ein doppelter Knall im All

Wenn die Erde von einem energiereichen Gammastrahlenblitz aus den Tiefen des Weltalls getroffen wird, ist wieder ein Gigant unter den Sternen zu einem Schwarzen Loch kollabiert. So die Theorie. Neue Satellitendaten liefern erstmals zeitlich hoch aufgelöste Beobachtungsdaten.
Es geht alles ganz schnell: ein Blitz von enormer Intensität im Gammastrahlenbereich, der nur wenige Sekunden andauert. Zu kurz für die meisten Teleskope auf der Erde und in der Umlaufbahn, die für gewöhnlich gerade auf andere Objekte ausgerichtet sind. Schauen sie endlich in die richtige Richtung, erblicken sie nur noch das Nachspiel der Show: weniger energiereiche Röntgenstrahlung, deren Intensität über Minuten, Stunden oder Tage abklingt. Da ist es schon ein enormer Glücksfall, Informationen über den Ursprung dieser Blitze zu erhalten. Kein Wunder also, dass die Datenlage etwas dünn und statistisch nicht sonderlich rüttelfest ist.

Fürs Theoretisieren und Modellieren hat es aber dennoch gereicht. Und so haben Astrophysiker die These aufgestellt, dass die Zentren schnell rotierender Sterne von großer Masse unter dem Sog ihrer eigenen Gravitationskraft zu Schwarzen Löchern implodieren können. Diese treffend als "Kollapsare" bezeichneten Objekte schießen dabei entlang ihrer Rotationsachse Strahlung und Teilchen mit annähernd Lichtgeschwindigkeit als eng gebündelte Jets in den Weltraum. Durch Unregelmäßigkeiten in den Bündeln entstehen Schockwellen und schließlich Gammastrahlen, sozusagen als Echo der internen Zusammenstöße zwischen schnelleren und langsameren Bereichen der Jets. Weist der Energiestrahl in Richtung Erde, fangen ihn hier vielleicht Detektoren auf und bescheren den Wissenschaftlern ein paar Daten über den neuen Gammastrahlenausbruch.

Wie anfangs erwähnt, beobachten sie jedoch meist nur das Nachglühen im Röntgenlicht. Nach der Theorie entsteht dies abseits der Kollapsare, wenn der Jet mit den weiter außen fliegenden Überresten des einstigen Sterns oder mit dem interstellaren Medium kollidiert. Ein Modell mit zwei deutlich getrennten Phasen also – das lange Zeit auf die Bestätigung durch echte Beobachtungen warten musste.

Das erhoffte "OK" kam nun von einem großen internationalen Wissenschaftlerteam um Gianpiero Tagliaferri vom italienischen Astronomischen Observatorium Brera in Merate. Die Forscher hatten Daten des Satelliten Swift ausgewertet, den die Nasa im November 2004 eigens zur Beobachtung von Gammastrahlenausbrüchen auf eine Umlaufbahn geschossen hatte. Seitdem dreht Swift flink seine Instrumente in die entsprechende Richtung, wenn es blitzt. Anfang des Jahres brauchte er immerhin nur 129 Sekunden beziehungsweise 87 Sekunden, um zwei Gammastrahlenausbrüche von etwa 20 bis 30 Sekunden Dauer ins Visier zu nehmen. Das war zwar noch immer zu langsam, um die richtig heftige Phase aufzuzeichnen, doch reichte es immerhin aus, um das Nachglühen mit bislang unerreichter Genauigkeit zu vermessen.

Was Swift sah, bestätigt im Wesentlichen die Erwartungen der Astrophysiker. Allerdings ist der Energieabfall in den ersten Minuten nach dem Blitz steiler als gedacht, sodass kleinere Korrekturen am Modell nötig sind. Möglicherweise wandert ein Teil der Schockwelle den Jet entgegen seiner Ausbreitungsrichtung entlang. Auf jeden Fall dürften die heftigen Kollisionen innerhalb des Jets und mit der übrigen Materie des Raums recht kompliziert ablaufen und ihre Auswirkungen in das Spektrum der Blitze einprägen. Dort können die Forscher dank Swift die Informationen nun schneller lesen und mit ein wenig Glück auch gelegentlich den Anfang des doppelten Knalls mitbekommen. Schließlich gibt es noch etliche schwere Sterne, die irgendwann ihre eigene Masse nicht mehr unter Kontrolle haben.

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