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News: Licht auf Umwegen

Gammastrahlenausbrüche gehören zu den energiereichsten Ereignissen im All und sind noch längst nicht gänzlich verstanden. Nun beobachteten Astronomen zusätzlich zu dem Phänomen Ringe aus Röntgenlicht, die scheinbar tausendmal schneller als das Licht expandierten.
RöntgenechoLaden...
Nichts ist schneller als Licht, sagt Einstein. Und irgendwie hat der Physiker damit bislang auch Recht behalten. Manchmal aber sieht es zumindest doch so aus, als ginge es auch schneller.

Nehmen wir etwa einen Leuchtturm, der seinen rotierenden Lichtkegel hinaus zum Horizont schickt. Die Winkelgeschwindigkeit, mit welcher der Strahl rotiert ist konstant, was jedoch nichts über die Geschwindigkeit aussagt, mit welcher der Lichtkegel über ein entferntes Objekt huscht. Im Gegenteil je weiter der Schein reicht, desto flinker bewegt sich seine Reflexion auf Wolken, Meer oder Land fort – und zumindest im Prinzip lässt sich mit dieser Bewegung auch irgendwann die Lichtgeschwindigkeit übertreffen, wenngleich sich das Licht selbst nur mit den üblichen 300 000 Kilometern pro Sekunde fortpflanzt.

Ähnliches konnten nun auch Astronomen der ESA beobachten, die sich auf das Nachglühen eines Gammastrahlenausbruchs konzentrierten. Erst kürzlich, am 3. Dezember letzten Jahres leuchtete es in einer entfernten Galaxie im energiereichen Gammalicht für ganze 30 Sekunden. Nachdem das Weltraumteleskop Integral diesen Ausbruch registriert hatte, schwenkten innerhalb von Minuten andere Teleskope in aller Welt und im All auf diese Quelle, um möglichst viel vom Nachleuchten festzuhalten und so mehr über das Schauspiel herauszufinden. Auch das Röntgenteleskop XMM-Newton richtete seine Messinstrumente auf den Gamma-Ray-Burst Nummer 031203 und stellte dabei Erstaunliches fest.

Wie erwartet, war auch im Röntgenbereich das Nachglühen des Feuerwerks in aller Deutlichkeit zu erkennen. Aber das war nicht alles: Denn konzentrisch um denn hellen Punkt im Zentrum zeigten sich zwei helle Ringe, die, wie mehrere zeitlich versetzte Aufnahmen offenbarten, sich allem Anschein nach mit dem tausendfachen der Lichtgeschwindigkeit ausdehnten. Wie kann das sein?

Nun im Grunde ist es so ähnlich wie mit dem Leuchtturm: Wir sehen eine Bewegung, die allein auf einem optischen Effekt beruht. So trifft das Röntgenlicht des fernen Ausbruchs auf Staubschwaden in unserer Milchstraße und wird dort in unsere Richtung reflektiert. Da das Licht auf diese Weise jedoch einen gewissen Umweg gegenüber dem direkten Weg entlang der Sichtlinie macht, vergeht eine gewisse Zeit und es kommt später bei uns an. Und zwar: Je weiter entfernt von der optischen Achse das Licht zu uns zurückgestreut wird, desto größer ist die Verzögerung, mit der es beim irdischen Beobachter eintrifft. So sehen wir zuerst das Röntgenlicht direkt von der Quelle kommen, dann von Streuzentren nahe der optischen Achse und erst später von weiter entfernten Regionen.

Astronomen nennen diesen optischen Effekt auch Echo – in Anlehnung an den von der Erde bekannten Widerhall des Schalls. Wie Simon Vaughan von der University of Leicester erklärt, konnte zum ersten Mal ein derartiges Echo im Röntgenlicht beobachtet werden. Aber warum sind zwei Ringe zu sehen?

Auch dafür haben die Wissenschaftler einen Erklärung parat: Es seien zwei Staubwolken gewesen, auf welche Strahlung traf. Die eine Schwade, rund 2900 Lichtjahre von uns entfernt, ist vielleicht Teil des Gumnebels – eine Blase heißen Gases, die durch unzählige Supernova-Explosion gebildet wurde. Die andere Wolke scheint sich in rund 4500 Lichtjahren Entfernung zu befinden.

Wenngleich ein derartiges Röntgenecho durchaus zu erwarten war, freuen sich die Wissenschaftler doch über die Bestätigung der Theorie, denn schließlich lässt sich anhand der Ausbreitung der Ringe, die Verteilung von Staub in dieser Region unserer Galaxis erkunden – und das ist durchaus interessant. Denn dort, wo sich viel Staub befindet, können sich auch einmal Sterne bilden. Der Staub dient quasi als Kondensationskeim für interstellare Gase, die sich ansammeln, verdichten und so in einem langen Prozess Sterne und Planeten hervorbringen. Je mehr wir also über kosmischen Staub und seine Verteilung wissen, desto besser verstehen wir auch den Entstehungsprozess von Sternen und Planetensystemen.

Und auch über den Gammastrahlenausbruch lässt sich durch die Ringe mehr in Erfahrung bringen. So hält das Echo quasi das Röntgenspektrum zum Zeitpunkt des Ausbruchs fest – eine Information, die sonst verloren gewesen wäre. Denn schließlich brauchten die Röntgenteleskope eine Zeit, um auf die Quelle zu schwenken. So könnte das Röntgenecho auch neue Erkenntnisse zur Entstehung jener energiereichen Ausbrüche liefern. Denn auch hier gilt es noch so manche Frage zu klären.

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