Ultimativer Kosmo-Blitz aus den Anfängen der Zeit

Weltraumteleskop Swift lokalisiert den bislang stärksten und mit 12,8 Milliarden Jahren zugleich ältesten Gammastrahlenausbruch im Universum

Drei internationale Astronomenteams sind dem Rätsel der kosmischen Gammastrahlenausbrüche (GRB) etwas näher gekommen. In "Nature" berichten sie von der Entdeckung des ältesten und gewaltigsten bislang bekannten Gammastrahlenausbruchs, dessen Verursacher wohl ein sterbender massereicher Stern war, der zu einem Schwarzen Loch kollabierte. Es ist zudem die bislang hellste und am weitesten entfernte stellare Explosion, die im Rahmen einer gezielten astronomischen Observation je registriert wurde.

"Das Universum in ein gewalttätiger Ort. Und Gammastrahlen-Ausbrüche sind die Gipfel der Naturgewalten", charakterisierte einmal der italienische Astrophysiker Luigi Piro von der "Consiglio Nazionale" in Rom das Phänomen der Gamma Ray Bursts (GRB), über deren Quelle und wahre Natur die Forscher nunmehr seit knapp 40 Jahren rätseln und grübeln.

Aus dem Nichts kommend

Seitdem im Jahr 1967 US-Spionage-Satelliten, welche die Einhaltung des Teststopp-Abkommens von Kernwaffen überwachten, rein zufällig ein kurzzeitiges Aufblitzen von extrem intensiver Gammastrahlung registrierten, haben Astronomen einen Einblick in das spektakulärste kosmische Schauspiel, dass das Weltall zu bieten hat. Tatsächlich zählen GRBs zu den leuchtkräftigsten und energiereichsten "Ereignissen" im Universum. Und fürwahr sind sie eines der größten Geheimnisse der modernen Astronomie. Geradezu unheimlich an diesen mysteriösen Erscheinungen ist insbesondere, dass sie – scheinbar aus dem Nichts kommend – das Universum für einige Sekunden mit kaum vorstellbarer Energie durchfluten, obwohl sie in Wirklichkeit oftmals eine mehrere Milliarden Jahre währende kosmische Odyssee hinter sich haben.

Das NASA-Weltraumteleskop lokalisierte den GRB am 4. September 2005 im Infrarot- und optischen Licht. (Bild: NASA)

Dabei tragen sich kosmische Eruptionen solchen Ausmaßes in der Regel weitab unserer Galaxis in fernen Galaxien zu – und sind im Vergleich zu Supernovae in diesem Universum weitaus seltener anzutreffen. Während nämlich tagtäglich Hunderttausende Sterne ihr Leben auf theatralische Weise als Supernova aushauchen, geben auf der kosmischen Bühne jeden Tag – so die bisherige Erfahrung der Astronomen – bestenfalls eine Handvoll GRBs ein kurzes Gastspiel. Durchschnittlich zwei- bis dreimal pro Tag registrieren die irdischen Späher im All Gammastrahlenblitze.

Ultimative Energiequelle

Binnen weniger Sekunden emittieren diese ultimativen Energiequellen mehr Energie als unser Heimatstern in seinem ganzen Leben freizugeben vermag. Selbst ein Stern von der hundertfachen Masse unserer Sonne würde neben einem Gammastrahlen-Blitz gänzlich verblassen. Ja, die hellsten unter ihnen sind sogar für die Dauer des Bursts heller als alle Sterne im Universum. Charakteristisch für GRBs ist auch ihr isotropes Auftreten, das heißt sie verteilen sich gleichmäßig über den Himmel. Dabei strahlen sie ihre gesamte Energie allerdings nicht in alle Richtungen gleichzeitig, sondern leuchtturmartig entlang zweier dünner Strahlen ab.

Auf der Suche nach der wahren physikalischen Natur und Herkunft der GRBs sehen sich die Forscher aber immer noch scheinbar unlösbaren Fragen gegenüber. Was sind deren Verursacher? Woher kommen die unvorstellbaren Energien? Warum strahlen diese Blitze binnen so kurzer Zeit derart viel Energie ab?

900 Millionen Jahre nach dem Urknall

Auch wenn diese Fragen nach wie vor im Raum stehen, sind drei Astronomenteams jüngst der Wahrheit des GRB-Phänomens ein Stückchen näher gekommen. Wie ein 67-köpfiges Astronomenteam in der heutigen "Nature"-Ausgabe (9. März 2006, Bd. 440, Nr. 7081, S. 181-186) berichtet, lokalisierten sie am 4. September 2005 mit dem NASA-Weltraumteleskop Swift im Infrarot- und optischen Licht den ältesten und gewaltigsten bislang bekannten Gammastrahlenausbruch. Bereits vor 12,8 Milliarden Jahren – der gängigen Urknall-Theorie zufolge nur 900 Millionen Jahre nach dem Big Bang – blitzte es im Sternbild der Fische (pisces). Und es war, wie der Astrophysiker Enrico Ramirez-Ruiz vom Institute for Advanced Study (Einstein Drive/Princeton) in dem "News&Views"-Begleitartikel berichtet, die von der Erde "am weitesten entfernte stellare Explosion, die je beobachtet wurde".

GRB 050904 – links ist der "afterglow" kurz nach dem eigentlichen GRB zu sehen; rechts das Nachglühen 3,2 Tage "danach"…

GRB 050904, so die kryptische Bezeichnung für den 2005 aufgespürten Hochenergieblitz, strahlte zirka 80 Sekunden lang extrem hell, bevor dann das für GRBs signifikante Nachglühen ("afterglow") einsetzte. Sowohl den eigentlichen Blitz als auch das Nachglühen erfasste das orbitale Gammastrahlenfernrohr Swift, obgleich auch mehrere erdgebundene Teleskope an der Entdeckung beteiligt waren.

Die Geburtswehen Schwarzer Löcher

Der Verursacher der Eruption war nach Ansicht der Forscher ein sterbender massereicher Stern. Dank der aktuellen Entdeckung mehren sich nunmehr die Indizien, dass derlei Hochenergieblitze hauptsächlich durch die Geburtswehen Schwarzer Löcher ausgelöst werden. Sie treten just in dem Moment auf, wenn ein massereicher Stern zu einem Schwarzen Loch kollabiert.

Von der Entdeckung erhoffen sich die Astronomen neue Einsichten in die Frühgeschichte des Universums, vor allem neue Erkenntnisse über die Verteilung der kosmischen Materie. Enrico Ramirez-Ruiz geht sogar einen Schritt weiter:

http://www.heise.de/tp/artikel/22/22217/1.html