Eine Gammastrahlen-Explosion wie keine zuvor

Das Fermi-Gamma­strahlen-Weltraum­teleskop hat einen Ausbruch detektiert, der sich im Laufe eines Tages mehrmals wiederholte – ein Ereignis, wie es noch nie zuvor beobachtet wurde. Die Quelle der starken Strahlung liegt außerhalb unserer Galaxie ausgemacht, ihr Standort wurde vom Very Large Telescope (VLT) der Europä­ischen Südstern­warte genau bestimmt. Gamma­strahlen­ausbrüche (GRBs) sind die stärksten Explo­sionen im Universum und werden normaler­weise durch die katastro­phale Zerstörung von Sternen verursacht. Aber kein bekanntes Szenario kann diesen neuen GRB vollständig erklären.

GRBs (von engl.: gamma ray bursts) sind die energiereichsten Explosionen im Universum. Sie entstehen unter anderem bei katastrophalen Ereignissen wie dem Tod massereicher Sterne in gewaltigen Explosionen oder wenn sie von Schwarzen Löchern auseinandergerissen werden. Normalerweise dauern sie Millisekunden bis Minuten, aber dieses Signal – GRB 250702B – hielt etwa einen Tag lang an. Das ist „hundert bis tausend Mal länger als die meisten GRBs“, sagt Andrew Levan, Astronom an der Radboud University in den Niederlanden und Mitarbeiter an der Studie. „Noch wichtiger ist, dass sich Gammastrahlenausbrüche nie wiederholen, da das Ereignis, das sie hervorruft, zerstörerisch ist“, sagt Martin-Carrillo, an der Studie beteiligter Astronom am University College Dublin. 

Mehr zu Gammastrahlenausbrüchen

19.12.2024 • Nachricht • Forschung

Seltener Gammastrahlen-Ausbruch in der Galaxie M87 beobachtet

03.01.2024 • Nachricht • Forschung

Neutronensterne auf vielen Kanälen parallel untersuchen

08.03.2021 • Nachricht • Forschung

Aufbruch in die Multi-Messenger-Astronomie

Jochen Greiner • 11/2022 • Seite 29

Geheimnisvolle Ausbrüche

Elisa Pueschel und Gernot Maier • 1/2022 • Seite 24

Extrem beschleunigend

Die erste Mitteilung über diesen GRB kam am 2. Juli vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA. Fermi entdeckte im Laufe mehrerer Stunden nicht nur einen, sondern drei Ausbrüche aus dieser Quelle. Rückblickend wurde auch festgestellt, dass die Quelle fast einen Tag zuvor aktiv gewesen war, wie die Einstein-Sonde feststellte. Dabei handelt es sich um eine Röntgen-Weltraum­teleskop­mission der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraum­organisation (ESA) und dem Max-Planck-Institut für extra­terres­trische Physik. Ein so langer und sich wieder­holender GRB wurde noch nie zuvor beobachtet.

Diese Beobachtungen lieferten nur eine ungefähre Position des GRB, der sich in Richtung der Ebene unserer Galaxie befand, die mit Sternen übersät ist. Daher wandte sich das Team an das VLT der ESO, um die tatsächliche Quelle innerhalb dieses Bereichs zu lokali­sieren. „Vor diesen Beobach­tungen war man in der Fach­welt allgemein der Meinung, dass dieser GRB aus unserer Galaxie stammen müsse. Das VLT hat diese Ansicht grund­legend verändert“, sagt Levan.

Mithilfe der HAWK-I-Kamera des VLT fanden sie Hinweise darauf, dass sich die Quelle tatsächlich in einer anderen Galaxie befinden könnte. Später bestätigte das Hubble-Weltraum­teleskop der NASA/ESA diese Vermutung. „Was wir entdeckt haben, war noch viel spannender: Die Tatsache, dass dieses Objekt extra­galaktisch ist, bedeutet, dass es wesentlich leistungs­stärker ist“, sagt Martin-Carrillo. Die Größe und Hellig­keit der Wirts­galaxie lassen vermuten, dass sie sich einige Milli­arden Licht­jahre entfernt befindet. Um diese Entfernung genauer zu bestimmen, sind jedoch weitere Daten erforderlich.

Die Ursache dieses GRBs ist noch unbekannt. Ein mögliches Szenario ist der Kollaps eines masse­reichen Sterns, bei dem enorme Mengen an Energie freige­setzt werden. „Wenn es sich um einen masse­reichen Stern handelt, ist dies ein Zusammen­bruch, wie wir ihn noch nie zuvor gesehen haben“, sagt Levan, da in diesem Fall der GRB nur wenige Sekunden gedauert hätte. Alter­nativ könnte ein Stern, der von einem Schwarzen Loch auseinander­gerissen wird, einen tagelangen GRB erzeugen, aber um andere Eigen­schaften der Explosion zu erklären, müsste ein ungewöhnlicher Stern von einem noch ungewöhn­licheren Schwarzen Loch zerstört werden. 

Um mehr über diesen GRB zu erfahren, hat das Team die Nach­wirkungen der Explosion mit verschie­denen Teleskopen und Instru­menten beobachtet, darunter dem X-shooter-Spektro­grafen des VLT und dem James-Webb-Weltraum­teleskop. Der Schlüssel zur Ermitt­lung der Ursache dieser Explosion liegt in der Erkenntnis, dass sie in einer anderen Galaxie stattfand. „Wir sind uns bislang nicht sicher, was dies verursacht hat, aber mit dieser Unter­suchung sind wir dem Verständnis dieses äußerst ungewöhnlichen und spannenden Objekts einen großen Schritt näher gekommen“, sagt Martin-Carrillo. [ESO / UCD / dre]