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News: Zum ersten Mal Augenzeuge

Es blitzt ganz heftig im Weltall, und niemand weiß warum. Etwa einmal am Tag registrieren spezielle Satelliten mit ihren Instrumenten heftige Ausbrüche von Gammastrahlen. Außerhalb unserer Galaxis finden offenbar Ereignisse statt, bei denen mehr Energie freigesetzt wird als bei jedem anderen bekannten Vorgang im Universum. Die Erklärungsversuche der Astronomen reichen von gigantischen Sternexplosionen bis zur Kollision zweier Schwarzer Löcher. Doch wegen der geringen Datenmenge konnte bisher keines der Modelle ausreichend überprüft werden. Das könnte sich jetzt ändern: Ein automatisches Beobachtungssystem hat zum ersten Mal optische Bilder von einem gerade stattfindenden Gammastrahlen-Ausbruch gemacht.
Als James Wren am 23. Januar 1999 kurz vor drei Uhr morgens von seinem Pieper aus dem Schlaf geholt wurde, überprüfte er routinemäßig mit seinem PC, ob das automatische Teleskop in acht Kilometern Entfernung auch wirklich den richtigen Himmelsausschnitt fotografierte. Dann legte sich der Astronom vom Los Alamos National Laboratory wieder schlafen, nicht ahnend, daß Scott Barthelmy vom Goddard Space Flight Center diese Aufnahmen wenig später als den "Heiligen Gral für das Gamma Ray Burst Coordinates Network" (GCN) bezeichnen würde.

Mit dem GCN wollen die Wissenschaftler einem der großen Probleme bei der Beobachtung von Gammastrahlen-Ausbrüchen begegnen. Diese Ereignisse finden nämlich sowohl zeitlich als auch räumlich völlig unregelmäßig statt und dauern nur ein paar Sekunden. Den eigentlichen Ausbruch nehmen Detektoren des Burst and Transient Source Experiment (BATSE) an Bord des Compton Gamma Ray Observatory wahr. Sie liefern aber nur ungefähre Angaben zum Ort des Gammablitzes. Wenn Astronomen auf der Erde schließlich ihre leistungsstarken optischen Teleskope in die korrekte Richtung lenken, erblicken sie allenfalls noch das "Nachglühen" des geheimnisvollen Vorgangs – sozusagen den fallenden Vorhang des Schauspiels.

Eine zusätzliche technische Schwierigkeit des Compton Gamma Ray Observatory bewog die Wissenschaftler dann, aus den Nöten eine Tugend zu machen. Eigentlich sollten die Beobachtungsdaten auf Band gespeichert und mehrmals am Tag zur Erde überspielt werden. Doch schon in der Frühphase der Mission fielen beide Rekorder aus, so daß die Daten in Echtzeit zur Empfangsstation gesandt werden müssen. Daraufhin entwickelte ein Team unter Scott Barthelmy ein System, das die BATSE-Daten laufend auswertet und den ungefähren Ort des Ausbruchs weitergibt.

Dank GCN erfuhr das Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE) schon vier Sekunden nachdem BATSE den Gammastrahlenblitz registriert hatte, von dessen Richtung. Etwa 22 Sekunden nach dem Ausbruch begann die Kamera I von ROTSE, den entsprechenden Himmelsausschnitt zu fotografieren. Carl Akerlof von der University of Michigan in Ann Arbor hatte zusammen mit seinen Kollegen ROTSE extra für die Beobachtung der Gammablitze konstruiert. Vier fotografische Kameralinsen und einige CCD-Detektoren auf einer automatisch gesteuerten Montierung sind in der Lage, alle acht Sekunden einen Ausschnitt von 16,5 Grad zu erfassen. Damit kompensierten die Forscher die unsicheren Ortsangaben von BATSE auf Kosten einer starken Vergrößerung und hohen Lichtempfindlichkeit.

"Wir erwarteten bestenfalls etwas optisch sehr schwach Sichtbares an der Grenze der Empfindlichkeit unseres Gerätes", sagte Akerlof. Bei der Auswertung der Bilder erlebte er dann eine Überraschung. Der Gammastrahlenausbruch GRB990123 setzte scheinbar mehr Energie frei als alle anderen Ereignisse seit dem Urknall. Im Maximum des 110 Sekunden andauernden Blitzes erreichte er eine apparente Helligkeit von 8,9. Das ist zwar fast 15mal dunkler als der schwächste mit bloßem Auge sichtbare Stern, aber genug selbst für Amateurteleskope.

Zusammen mit den Daten des Satelliten BeppoSax, der den Ausbruch ebenfalls aufgezeichnet hatte, konnte die Position genauer bestimmt werden. Drei Stunden nach dem Blitz richteten Astronomen des California Institute of Technology ein 1,5m-Teleskop auf diese Stelle. Sie fanden dort ein schwächer werdendes optisches Nachglühen und dicht daneben eine kleine Galaxie. Auch wenn diese nicht – wie zunächst vermutet – der Ursprung des Gammablitzes war, so kann sie unter Umständen trotzdem an dessen Erscheinung auf der Erde beteiligt gewesen sein. Als massereiche Gravitationslinse könnte sie wie eine Lupe das Licht des Ausbruchs auf unser Sonnensystem fokussiert und damit verstärkt haben. Unter Berücksichtigung der Annahme von Stan E. Woosley von der University of California in Santa Cruz, daß die Gammastrahlen bei asymmetrischen Explosionen ausgesandt werden, mag die Energie des Ausbruchs um einen Faktor von mehreren Hundert überschätzt worden sein.

Etwas mehr als einen Tag nach der Beobachtung von BATSE untersuchte das Team um D. Kelson vom Carnegie Institution of Washington mit dem Spektrographen des 10m-Teleskops Keck II auf dem Mauna Kea auf Hawaii die ultravioletten und sichtbaren Komponenten des Gammastrahlen-Ausbruchs. Anhand der Rotverschiebung von 1,6 berechneten sie eine Entfernung von neun bis zehn Milliarden Lichtjahren – mehr als der halbe Durchmesser des Weltalls.

Sollte die Galaxie neben dem Ort des Ausbruchs tatsächlich als Gravitationslinse wirken, besteht die Chance, daß einige Tage oder Wochen später noch einmal das Bild des Blitzes erscheint. Ein Teil des Lichtes könnte uns dann nämlich auf etwas gewundenen Wegen verzögert erreichen.

Aber auch so werden die neuen Daten vielleicht mehr Licht in das Dunkel der Gammablitze bringen. Bis heute wissen die Astronomen nicht, welches Naturschauspiel solche enormen Energiemengen in das Weltall schleudert. Als mögliche Kandidaten diskutieren sie verschmelzende Neutronensterne, kollidierende Schwarze Löcher, den Zusammenstoß von Neutronenstern und Schwarzem Loch oder die Explosion einer Hypernova. Was auch immer die wirkliche Quelle sein mag, automatische Systeme wie GCN und ROTSE werden mit Sicherheit ihren Beitrag zu deren Entdeckung liefern.

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