Nahaufnahme eines Gammastrahlenblitzes

Blick auf den Todeskampf eines Sterns, der gleichzeitig der Geburtsschrei eines schwarzen Loches ist

Einem internationalen Team von Wissenschaftlern glückte der direkte Blick auf den Tod eines Sterns, der gleichzeitig der Geburtsschrei eines schwarzen Loches ist. In der aktuellen Ausgabe des Journals Nature veröffentlichen sie die Ergebnisse ihrer Untersuchungen.

Eta Carinae, Bild: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

Gammastrahlenblitze (engl.: Gamma-ray bursts, GRB) aus dem All wurden 1968 zufällig von russischen und amerikanischen Spionage-Satelliten entdeckt. Auf der Suche nach Spuren oberirdischer Atomwaffentests registrierten die Instrumente ein kurzes, sehr intensives Aufleuchten von Gammastrahlen aus den Tiefen des Weltraums. Seither sind international Wissenschaftler auf der Suche nach Erklärungen für dieses kosmische Phänomen.

Schwierig ist die Erforschung vor allem durch die sehr kurze Dauer der Gammablitze. Deutlich ist, dass diese Ausbrüche im Gammastrahlenbereich so gigantisch sind, dass die Ursache nur ein bedeutendes kosmisches Ereignis sein kann. Gammastrahlenblitze setzen in zehn Sekunden mehr Energie frei als die Sonne in Milliarden von Jahren. Deswegen wurde schon lange ein Zusammenhang mit Supernovae, den finalen Sternenexplosionen oder der Geburt von schwarzen Löchern vermutet. Bislang gibt es aber keine allgemein akzeptierte Theorie zur Erklärung dieses geheimnisvollen Himmelsspektakels.

Zunächst gingen die Astrophysiker davon aus, die Blitze entstünden in der Milchstraße, inzwischen ist deutlich, dass sie durchaus aus den fernsten Tiefen des Weltraums stammen (vgl. Dem kosmischen Geheimnis der Gammastrahlenblitze auf der Spur).

Um mehr über diese energiereichsten Ereignisse im Weltraum zu erfahren, erfasste das "Burst and Transient Source Experiment" (Batse) erfolgreich von 1991-2000 von einem Satelliten aus die entsprechenden Daten. Dabei zeigte sich bereits, dass mindestens einmal am Tag die Messgeräte kurzwellige Gammastrahlung aus einem winzigen Bereich des Himmels empfingen, die stärker war als alle anderen kosmischen Gammaquellen zusammen.

Seit 2000 kreist der Satellit "High Energy Transient Explorer" (HETE 2) und sucht die Tiefen des Alls nach Gamma-ray-bursts ab. Wenn er einen Ausbruch entdeckt, gibt er die Information sofort an andere Teleskope ab, die dann auf allen Wellenlängen die Spurensuche aufnehmen.

Nun haben D.W. Fox und 20 Kollegen von den Caltech Optical Observatories) und weiteren zehn Universitäten und Observatorien in Japan, Australien, Großbritannien und den USA den im vergangenen Oktober von HETE entdeckten Gammastrahlenausbruch GRB021004) genauer untersucht. Nach nur elf Sekunden meldete der Satellit den Ausbruch weiter.

Agonie eines Sterns: der Gammastrahlenausbruch GRB021004, Bild: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

Die Energie-Explosion dauerte mit ca. 100 Sekunden für einen Gammablitz relativ lang und es gelang durch ein optisches Teleskop eine verblassende Strahlenquelle der 15. Helligkeits-Größenklasse zu sichten (vgl. Die Helligkeit der Sterne). Nach einigen Minuten wurde diese Quelle auch vom 48-Zoll-Oschin-Schmidt-Telekop auf Mount Palomar aufgespürt.

Das optische Nachleuchten wurde von mehr als fünfzig verschiedenen Beobachtungsstationen auf der Erde bestätigt und die Resultate werden jetzt in Nature präsentiert. Es gelang, den Vorgang auf verschiedensten Wellenlängen festzuhalten. Die Ergebnisse bestätigen das "Kollaps-Modell", also die Annahme, dass der Kern eines Sterns, der 15fach massiver ist als unsere Sonne, kollabierte und zum schwarzen Loch wurde. Derek Fox, Hauptautor des Artikels, erklärt:

Wenn ein Gammastrahlenblitz der Geburtsschrei eines schwarzen Lochs ist, dann hat uns der HETE-Satellit gerade erlaubt, einen Blick in den Kreißsaal zu werfen.

Überraschend ist, dass die Helligkeit fluktuierte, wahrscheinlich ein Beleg für einen anhaltenden Energiefluss in das Nachglühen. Der Co-Autor Shri Kulkarni kommentiert:

Diese anhaltende Energie verdeutlicht, dass die Explosion kein einfacher, einmaliger Vorgang ist, sondern dass die zentrale Quelle für eine längere Zeit lebendig ist. Das bringt uns näher an ein vollständiges Verständnis dieser bemerkenswerten kosmischen Blitze.

Und sein Kollege Dale Frale ergänzt:

Was für ein Monster das auch ist, das diese Ausbrüche verursacht, es weigert sich, ruhig zu sterben.

Derartig detailliert ist nie zuvor ein Gammastrahlenblitz beobachtet worden und er wies erstaunliche Variationsmuster auf. Die Wissenschaftler sind sicher, Zeuge des Todes eines gigantischen Sterns geworden zu sein, und zugleich der Geburt von etwas Monströsem, wahrscheinlich eines entstehenden schwarzen Loches.

"Eine uneinheitliche Struktur der Gammablitze dieser Energieausbrüche hatte man lange erwartet, und dies könnten die ersten Beweise für ihre Existenz sein," kommentiert Tsvi Piran von der Hebrew University in seinem begleitenden News&Views-Artikel in Nature. (Andrea Naica-Loebell)