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GAMMA-RAY BURSTS
Eine Supernova zum Zuschauen
von Hans Zekl
für astronews.com
27. Februar 2006

Am 18. Februar 2006 registrierte der NASA-Satellit Swift einen ungewöhnlich langen Gamma-Ray Burst. Ursache dafür war offenbar eine Supernova, die in den nächsten Tagen ihre maximale Helligkeit erreichen wird. Mit den laufenden Beobachtungen dürfte ein lang gehegter Wunsch der Astronomen in Erfüllung gehen, nämlich das Ende eines Sterns von Anfang an in allen Wellenlängenbereichen zu untersuchen. Auch Amateurastronomen können dabei helfen.

GRB

Die Himmelsregion vor dem von Swift beobachteten Gamma Ray Burst (oben) und eine Aufnahme des Ereignisses (unten). Der Burst ist durch zwei Striche markiert.   Fotos: SDSS (oben), NASA / Swift / UVOT (unten)

Seit der Entdeckung herrscht große Aufregung in der Forschergemeinde. Bisher wurden Supernovae nämlich immer erst einige Tagen nach dem Beginn des Ereignisses entdeckt - nachdem die Explosionswolke deutlich heller geworden war. An den großen Teleskopen auf der Erde und im Weltraum laufen inzwischen Beobachtungsprogramme, damit den Astronomen keine Einzelheit der Sternexplosion entgeht.

Swift registrierte den Gammastrahlenausbruch am 18. Februar um 4 Uhr 43 Minuten und 30 Sekunden. In weniger als 3 Minuten richtete der Satellit seine UV- und optischen Teleskope auf die Ausbruchsstelle im Sternbild Widder und beobachtete das Nachleuchten. Gleichzeitig wurden Astronomen auf der ganzen Welt alarmiert und schwenkten eine Armada an Fernrohren auf die übermittelten Koordinaten.

Zu Beginn sah es aber danach aus, als würden sie etwas anderes als den Beginn des Todeskampfs eines massereichen Sterns sehen. Gammastrahlenausbrüche dauern normalerweise nicht lange, allenfalls wenige Minuten. Doch dieser am 18. Februar leuchtete rund 30 Minuten auf. Deshalb vermuteten die Forscher zunächst, dass ein Ereignis in unserer Milchstraße dafür verantwortlich ist.

Aber weitere Beobachtungen zeigten, dass der Ausbruch in einer Galaxie stattfand, die 470 Millionen Lichtjahren entfernt ist und in der sich viele neue Sterne bilden. "Die helle Röntgenquelle die Swift fand änderte sich etwa 40 Minuten lang nur wenig, ganz im Gegensatz zu den schnellen Abnahmen normaler Gamma-Ray Bursts. Es wird schwierig sein, ein physikalisches Modell zu finden, das die Beobachtung erklären kann," fasst Julian Osborn von der University of Leicester das Besondere dieses Ausbruchs zusammen.

GRB 060218 - die Ausbrüche werden nach dem Datum benannt - ist der zweitnächste jemals registrierte Gammastrahlenausbruch. Neben seiner ungewöhnlich langen Dauer war er auch relativ schwach. So schwach, dass Swift ihn übersehen hätte, wenn sich das Ereignis in einer Entfernung von einigen Milliarden Lichtjahren abgespielt hätte, wie es bei den meisten Gamma-Ray-Bursts der Fall ist. Nur 1998 wurde eine Explosion beobachtet, die noch näher war - GRB 980425. Damals stellte sich heraus, dass sie mit einer Supernova verbunden war, SN 1998bw. Auch dieses Ereignis war relativ schwach, doch lieferte es den Forschen genügend Daten, um eine theoretische Vorstellung über die Entstehung dieser Art von Gamma-Ray-Bursts zu entwickeln.

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Auch diesmal deutet einiges auf eine Supernova hin. Alicia Soderberg vom Calaifornia Institute of Technology und ihre Kollegen entdeckten inzwischen mit dem 8,1 Meter Gemini South Telescope in Chile exakt an den Koordinaten des Bursts eine Supernova-Explosion, die den Namen SN 2006aj erhielt. Die Strahlung der Supernova überstrahlt inzwischen das Nachglühen des Gamma-Ray-Bursts. Auch ein europäisches Team aus Italien und England entdeckten mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile die Signatur einer sich entwickelnden Supernova.

Damit wird das gängige Modell zur Erklärung der langen Gammastrahlenausbrüche weiter gestützt, das Anfang der 1990er Jahre von Stan Woosley und Andrew MacFadyen entwickelt wurde. Gamma Ray Bursts können danach entstehen, wenn der Kern eines massereichen Sterns zu einem Schwarzen Loch oder einen Neutronenstern kollabiert. Nachstürzendes Gas sammelt sich in einer Akkretionsscheibe um den extrem verdichteten Kern. Materie wird durch das dabei "aufgewickelte" Magnetfeld beschleunigt und in zwei Jets mit fast Lichtgeschwindigkeit nach außen transportiert.

Stoßwellen innerhalb der Jets produzieren dann die Gammastrahlung. Der Stern selbst explodiert als Supernova vom Typ Ib oder Ic. Die Typen unterscheiden sich durch ihr Spektrum: In den Spektren von Supernova-Explosionen vom Typ Ib ist kaum oder gar kein Wasserstoff zu finden, obwohl Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist. Beim Typ Ic fehlt auch noch der Hinweis auf Helium, dem zweithäufigsten Element. SN 2006aj ist wie SN 1998bw vom Typ Ic - genau wie es das Modell vorhersagt.

Ob die beiden schwachen Gammastrahlenausbrüche von 1998 und 2006 eine eigene Klasse darstellen, ist unklar. Nach dem gängigen Modell, sind die Gammaausbrüche nur zu sehen, wenn wir ziemlich genau von vorne in einen Jet hineinschauen. Möglicherweise aber blickt man bei schwachen Ausbrüchen in einem leichten Winkel auf den Jet. Doch ein Problem bleibt: Nicht jede Supernova erzeugt einen Gammastrahlenausbruch. Wahrscheinlich geschieht dies nur bei einem Prozent aller Explosionen. Woosley vermutet, dass die Rotation des Ursprungsterns eine entscheidende Rolle spielt. Gammaausbrüche entstehen danach nur, wenn der Stern sich relativ schnell um seine Achse drehte.

Neben den Profis können auch gut ausgerüstete Amateurastronomen ihren Beitrag zur Beobachtung dieses kosmischen Ereignisses liefern. Vermutlich wird die Supernova um den 5. März eine maximale Helligkeit von 16 Größenklassen erreichen. "Für die Wissenschaft ist es sehr wichtig, den genauen Zeitpunkt der größten Helligkeit zu bestimmen," so Aaron Price von der American Association of Variable Star Observers (AAVSO) in der Zeitschrift Sky & Telescope. "Amateure sind dafür besonders geeignet, da sie über den ganzen Globus verteilt sind und Beobachtungen praktisch lückenlos durchführen können." Die Koordinaten der Supernova: RA 03:21:39,7, Dek: +16 52' 02'' (2000.0).

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