Kollidierende Neutronensterne

Weitere Beweise: Kollidierende Neutronensterne erzeugen kurze Gammastrahlungs-Ausbrüche.

Die Beobachtungen von gleich drei Forschergruppen liefern jetzt weitere Beweise dafür, dass kurze Gammastrahlungsausbrüche durch die Kollision eines Neutronensterns mit einem weiteren Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch entstehen. Die drei Teams berichten in der aktuellen Ausgabe von "Nature" über ihre Beobachtungen.

Im Durchschnitt einmal pro Tag trifft ein Schauer hochenergetischer Gammastrahlung aus dem Weltall auf die Erde. Die Astronomen unterscheiden nach ihrer zeitlichen Dauer zwei Arten dieser Gammastrahlungsblitze: lange und kurze. Während es für die länger als zwei Sekunden dauernden Blitze ein allgemein akzeptiertes Modell gibt - den Kollaps eines jungen, extrem massereichen Sterns - ist der Entstehungsprozess kurzer Gammablitze unter den Wissenschaftlern immer noch umstritten. Diesen Sommer lieferten Beobachtungen mit den amerikanischen Satelliten Swift und HETE-2 starke Indizien für das von vielen Astronomen favorisierte Modell kollidierender Neutronensterne oder Schwarzer Löcher.

Dieses Modell erhält durch die nun in "Nature" veröffentlichten Beobachtungen weitere Unterstützung. So gelang es Scott Barthelmy vom Goddard Space Flight Center der Nasa und seinem Team zu zeigen, dass der kurze Ausbruch vom 24. Juli dieses Jahres in einer Elliptischen Galaxie mit einer Rotverschiebung von nur 0,258 stattfand. Aus der vergleichsweise geringen Entfernung ergibt sich, dass die bei dem Ausbruch abgestrahlte Energie zwei bis drei Größenordnungen kleiner ist als bei einem durch eine Supernova ausgelösten langen Gamma-Ausbruch. Zudem ist die Sternentstehungsrate in Elliptischen Galaxie gering, nach Ansicht von Barthelmy und seinen Kollegen ein weiteres Argument gegen die Explosion eines jungen, massereichen Sterns.

Abb.: VLT-Aufnahme der Region des Gamma-Ausbruchs vom 24. Juli 2005. Eingezeichnet sind die Fehlergrenzen der Positionsbestimmungen mit den Röntgensatelliten Chandra und Swift (XRT). (Quelle: Barthelmy et al./Nature/ESO)

Dagegen sprechen auch die Beobachtungen von Edo Berger von den Carnegie Observatories in Pasadena und seinem Team, die zeigen, dass das Nachglühen des Ausbruchs vom 24. Juli aus einer Region der Elliptischen Galaxie kam, in der es keinerlei Anzeichen für die Entstehung neuer Sterne gibt. Berger und sein Team konnten außerdem erstmals das Nachglühen eines kurzen Gamma-Ausbruchs im Radiobereich beobachten. Der Verlauf dieses Nachglühens zeigt, dass bei kurzen Ausbrüchen zwar ein ähnlicher physikalischer Prozess am Werk ist wie bei ihren langen Gegenstücken, jedoch mit einer um das zehn- bis tausendfach geringeren Energie.

Nial Tanvir und seine Kollegen von der University of Hertfordshire in Großbritannien schließlich haben einen Katalog von insgesamt 400 kurzen Gamma-Ausbrüchen, registriert vom BATSE-Detektor des amerikanischen Compton-Satelliten, einer neuen Analyse unterzogen. Dabei fanden die Forscher heraus, dass 10 bis 25 Prozent dieser Strahlungsausbrüche ihren Ursprung in relativ nahe gelegenen Galaxien mit Rotverschiebungen kleiner als 0,025 haben. Aus den Daten berechnen Tanvir und Kollegen eine Rate von einigen kurzen Gamma-Ausbrüchen pro Jahr in einer 100 Megaparsec durchmessenden Region. Dies ist in guter Übereinstimmung mit der von anderen Autoren vorausgesagten Häufigkeit von Neutronenstern-Kollisionen.

Rainer Kayser

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichungen:
  S. D. Barthelmy et al., An origin for short gamma-ray bursts unassociated with current star formation, Nature 438, 994 (2005). 
  http://dx.doi.org/10.1038/nature04392
  E. Berger et al., The afterglow and elliptical host galaxy of the short gamma-ray burst GRB 050724, Nature 438, 988 (2005).
  http://dx.doi.org/10.1038/nature04238
  N. R. Tanvir et al., An origin in the local Universe for some short gamma-ray bursts, Nature 438, 991 (2005). 
  http://dx.doi.org/10.1038/nature04310  
• Compton: 
  http://cossc.gsfc.nasa.gov/docs/cgro/index.html  
• Swift: 
  http://www.swift.psu.edu/xrt/  
• Hete-2: 
  http://space.mit.edu/HETE/  
• Spezielle Dokumente und Informationen zu Gammastrahlstrahlungsausbrüchen finden Sie ganz einfach mit der Findemaschine, z. B. in der Kategorieverknüpfung Astrophysik+Publikationen.

Weitere Literatur:

• J. S. Bloom et al., Closing in on a short-hard burst progenitor: Constraints from early-time optical imaging and spectroscopy of a possible host galaxy of GRB 050509b, Preprint (2005).
  http://arXiv.org/astro-ph/0505480l  
• N. Gehrels et al., A short gamma-ray burst apparently associated with an elliptical galaxy at redshift z = 0.225, Nature 437, 851 (2005).  
• D.B. Fox et al., The afterglow of GRB 050709 and the nature of the short-hard gamma-ray bursts, Nature 437, 845 (2005).  
• J. Hjorth et al., The optical afterglow of the short gamma-ray burst GRB 050709, Nature 437, 859 (2005).