GALAXIEN
Einfache Statistik, rätselhaftes Ergebnis
von Stefan Deiters
astronews.com
3. August 2006

Astronomen der University of California in Santa Cruz haben eine an sich einfache Untersuchung gemacht: Sie zählten die Galaxien, die sich in der Sichtlinie zu Quasaren und zu den Quellen so genannter Gamma-Ray-Bursts befanden. Das Ergebnis hat sie überrascht: In Richtung der Burst-Quellen scheint es vier Mal mehr Galaxien zu geben. Jetzt rätseln sie warum.

So sehen Quasare aus: Um den Quasar HE1239-2426 in 1,5 Milliarden Lichtjahren ist deutlich eine Galaxie zu erkennen, die eine Spiralstruktur hat. Bild: NASA / ESA, ESO, Frédéric Courbin (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Schweiz) und Pierre Magain (Universite de Liege, Belgien)

Quasare sind die weithin sichtbaren Zentren von aktiven Galaxien: In ihrem Inneren, so die aktuelle Theorie, verschlingt ein Schwarzes Loch enorme Mengen an Material. Die dabei freiwerdende Strahlung lässt den Galaxienkern so hell leuchten, dass in großer Entfernung nur noch der Kern, nicht aber die umgebende Galaxie zu sehen ist. Gamma-Ray-Burst hingegen sind gewaltige Explosionen, die mit dem Ende eines sehr massereichen Sterns oder aber mit der Kollision zweier kompakter Objekte in Verbindung gebracht werden. Astronomen sehen keinen Grund, warum eines dieser beiden Objekte irgendetwas mit den Galaxien im Vordergrund zu tun haben sollte.

Ganz im Gegenteil: Eines der Grundprinzipien der modernen Kosmologie ist die Annahme, dass das Weltall im Grunde genommen in jede Richtung gleich aussieht, es also keine bevorzugte Richtung gibt. "Unsere Ergebnisse widersprechen diesem grundlegenden Prinzip der Kosmologie und es fällt uns schwer, das zu erklären", gibt Jason X. Prochaska zu, der als Professor an der University of California in Santa Cruz arbeitet.

Zusammen mit seinem Studenten Gabriel Prochter hat Prochaska Daten des NASA-Satelliten SWIFT analysiert, der die Ursachen von Gamma-Ray-Bursts aufklären soll. Durchläuft das Licht eines Bursts auf dem Weg zur Erde eine Galaxie, dann sorgt das Gas dieser Galaxie für eine Signatur im Spektrum des Bursts - auch dann, wenn die Galaxie selbst vielleicht zu dunkel ist, um sie direkt zu beobachten. Insgesamt untersuchten die Astronomen Daten von 15 Gamma-Ray-Bursts und fanden bei 14 Hinweise auf Galaxien in der Sichtlinie.

Vorher hatten sie bereits Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) benutzt, um auf die gleiche Weise die Sichtlinie zu Quasaren zu analysieren. Basierend auf diesen Daten, hätten sie im Falle der Gamma-Ray-Bursts lediglich 3,8 Galaxien vorhergesagt und nicht 14. Die Quasaranalyse basiert auf 50.000 SDSS-Beobachtungen und ist deswegen statisch deutlich robuster als die Auswertung von nur 15 Gamma-Ray-Bursts. Allerdings, so Prochaska, sei die Wahrscheinlichkeit, dass ihr Ergebnis nur auf einem statistischen Zufall beruht, lediglich 1 zu 10.000.

Um das merkwürdige Ergebnis zu erklären, untersuchten die Astronomen drei Möglichkeiten: Könnte es sein, dass die Quasare durch Staub in Galaxien in der Sichtlinie vollständig verborgen werden? Kaum, so Prochter: "In der großen Datenbank von Quasar-Beobachtungen sind die Auswirkungen des Staubs gut dokumentiert und der Effekt sollte minimal sein."

Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Gassignatur, die man in den Gamma-Ray-Burst-Spektren fand, nicht von einer Galaxie stammt, sondern von dem Gas, was von der den Burst verursachenden Explosion selbst ins All geschleudert wurde. Allerdings fand man in fast allen Fällen, in denen man noch einmal genauer in Richtung des Gamma-Ray-Bursts geschaut hat, dann auch tatsächlich eine Galaxie.

Als dritte Alternative würden sich Gravitationslinsen-Effekte durch die Galaxie in der Sichtlinie anbieten, durch die die Helligkeit des Hintergrundobjektes verstärkt wird. Dieser Effekt müsste im Falle der Gamma-Ray-Bursts dann irgendwie anders wirken als bei den Quasaren. Obwohl dieses Modell Prochaskas Favorit ist, bleibt er skeptisch: "Kollegen, die mehr über Gravitationslinsen wissen als ich, haben mir gesagt, dass dies wohl nicht als Lösung des Rätsels in Frage kommt."

Prochaska will nun erst einmal die Datenbasis für die Gamma-Ray-Bursts weiter verbessern: Dies wird weitere Beobachtungen von SWIFT erfordern, so dass man sich zunächst in Geduld üben muss. Zumindest so lange bleibt das Ergebnis dieser einfachen statistische Untersuchung rätselhaft.