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FERMI
Rekord-Gamma-ray Burst begeistert Astronomen
von Stefan Deiters
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20. Februar 2009

Der erste plötzliche Ausbruch im Gammastrahlenbereich, ein sogenannter Gamma-ray Burst, den das Weltraumteleskop Fermi detailliert untersuchen konnte, war gleich ein wahrer Rekord-Burst: Der Ausbruch zeigte die größte Gesamtenergie, die bislang gemessen wurde und hatte auch sonst rekordverdächtige Eigenschaften. Die Astronomen hoffen, durch diesen Mega-Burst mehr über die Prozesse zu erfahren, die diese Ausbrüche verursachen.

GRB 080916C

Der Rekordburst GRB 080916C in einem Bild, in dem Daten des UV/Optischen- und des Röntgenteleskops an Bord des Satelliten Swift kombiniert sind. Bild: NASA / Swift / Stefan Immler

"Auf so etwas haben wir gewartet", freute sich Peter Michelson von der Stanford University, der für das Large Area Telescope an Bord des Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA verantwortlich ist. "Emissionen von Bursts mit diesen Energien sind bis heute nur sehr schlecht verstanden und dank Fermi haben wir nun die Werkzeuge mehr über sie zu lernen."

Gamma-ray Bursts sind die hellsten Explosionen im Universum und tauchen ohne Vorwarnung auf, so dass die Wissenschaftler inzwischen ein ausgeklügeltes Alarmierungssystem entwickelt haben, um mit möglichst vielen Teleskopen den eigentlichen Burst und sein Nachglühen zu verfolgen. Gamma-ray Bursts werden in der Regel mit dem Ende eines massereichen Sterns in Verbindung gebracht. Wenn die Riesensterne zum Schwarzen Loch oder zu einem Neutronenstern kollabieren geben sie gewaltige Mengen an Gammastrahlen ab und schleudern darüber hinaus Teilchen mit hoher Geschwindigkeit ins All. Treffen die dann auf Gas und interstellare Staubwolken in der Umgebung, werden diese zum Leuchten angeregt. Die Wissenschaftler sprechen vom Nachglühen eines Gamma-ray Bursts.

Die Rekordexplosion mit dem Namen GRB 080916C ereignete sich Mitte September vergangenen Jahres im Sternbild Kiel des Schiffs. Das Large Area Telescope und der Gamma-ray Burst Monitor an Bord von Fermi registrierten beide den Ausbruch und stellten Emissionen mit gewaltigen Energien im Gammastrahlenbereich fest. Rund 32 Stunden später ging die Untersuchung des Rekordbursts weiter: Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München untersuchte mit Kollegen das Nachglühen des Bursts. Die Astronomen nutzten dazu den Gamma-ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND), der am 2,2-Meter MPG/ESO-Teleskop im chilenischen La Silla montiert ist.

Mit Hilfe von GROND konnten die Wissenschaftler die Entfernung des Bursts bestimmen: Der Ausbruch hatte sich 12,2 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ereignet. "Es war schon von Anfang an ein besonderer Ausbruch", so Julie McEnery, Fermi-Wissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA. "Mit der Entfernungsbestimmung durch GROND wurde der Burst zu einem außerordentlichen Ausbruch."

Das Fermi-Team ermittelte, dass die Energie des Ausbruchs die von 9.000 normalen Supernova-Explosionen übertroffen haben muss - wenn denn die Energie des Bursts in alle Richtungen gleich abgestrahlt wird. Dies ist allerdings bei Gamma-ray Bursts selten der Fall, da sie den größten Teil ihrer Energien in eng gebündelten Teilchenstrahlen, sogenannten Jets, abstrahlen. 

Aus der Entfernungsmessung und den Fermi-Beobachtungen konnten die Astronomen auch die Geschwindigkeit des Materials bestimmen, das für die anfängliche Aussendung von Gammastrahlen verantwortlich war: Innerhalb des Teilchenjets müssen sich Gasklumpen mit Geschwindigkeiten von 99,9999 Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegt haben. Zusammen mit der gewaltigen gemessenen Energie machen diese Geschwindigkeiten den Burst vom vergangenen September wahrhaft zu einem extremen Ausbruch.

Wundern tun sich die Astronomen noch über eine zeitliche Verzögerung von fünf Sekunden, die zwischen den Emissionen mit der höchsten Energie und denen mit der niedrigsten Energie festgestellt wurde. Diese Zeitdifferenz hatte man so klar erst bei einem anderen Burst beobachtet. "Vielleicht kommen die Emissionen mit der höchsten Energie aus anderen Bereichen des Jets", vermutet Michelson, "oder sie entstehen durch einen anderen Mechanismus." Die Astronomen berichten über ihre Ergebnisse in der Online-Ausgabe der Wissenschaftsmagazins Science.

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