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Integral beobachtete Mega-Burst
von Stefan Deiters
astronews.com
3. April 2009
Das europäische Gammastrahlen-Teleskop Integral hat
vor rund vier Jahren einen der hellsten Ausbrüche im Gammastrahlenbereich
verfolgen können, der je beobachtet wurde. Aus einer genauen Analyse der Daten
erhoffen sich die Astronomen neue Erkenntnisse über die Anfangsphase der Sternenexplosion, die für den Burst verantwortlich war
sowie über dessen Entstehung.
Ein
Gamma-Ray-Burst kann innerhalb kürzester Zeit
sehr hell werden.
Bild: ESA / Illustration by AOES Medialab |
Am 19. Dezember 2004 erreichte die Strahlung einer gewaltigen
Sternenexplosion die Erde und damit auch das europäische
Gammastrahlen-Observatorium Integral, das die Erde umrundet.
Integral beobachtete damals den gesamten Verlauf dieses sogenannten
Gamma-Ray-Bursts, der eventuell zu einem der wichtigsten Ausbrüche im
Gammastrahlenbereich werden könnte, den man in den vergangenen Jahren beobachtet
hat. Die Forscher konnten verfolgen, wie sich die Helligkeit des Bursts
innerhalb von 500 Sekunden immer mehr erhöhte und er so zu einem der hellsten
bislang beobachteten Ausbrüche wurde.
"Er gehört zu den obersten ein Prozent der hellsten Gamma-Ray-Bursts,
die wir je beobachtet haben", so Diego Götz, der am Commissariat à
l'énergie atomique im französischen Saclay beschäftigt ist. Bei der
gewaltigen Sternenexplosion, die den Ausbruch verursachte, wurde vermutlich
Material mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ins All geschleudert. Aus den
Integral-Daten erhoffen sich die Astronomen mehr über die Anfangsphase der
Explosion und damit auch über die Entstehung des Bursts herauszufinden.
Die außerordentliche Helligkeit des Ausbruchs mit der Katalognummer GRB
041219A ermöglichte es den Astronomen, die ausgesandte Gammastrahlung genau
zu analysieren. Dabei interessierte sie vor allem die Polarisation der
Strahlung. Sie stellten fest, dass die Gammastrahlen stark polarisiert waren, es
aber große Unterschiede sowohl beim Polarisationsgrad als auch bei der
Ausrichtung gab. Die Polarisation beschreibt die bevorzugte Richtung, in die
eine elektromagnetische Welle schwingt.
Der Gammastrahlen-Ausbruch entsteht nach Ansicht der Astronomen durch
einen schnellen und gebündelten Teilchenstrahl, der vom Zentrum eines vermutlich
zum Schwarzen Loch kollabierenden massereichen Sterns ausgeht. Die Polarisation
der beobachteten Strahlung sollte direkt mir der Struktur des Magnetfelds in
diesem als Jet bezeichneten Teilchenstrahl zusammenhängen. Kann man also die
Integral-Daten erklären, sollte man mehr darüber erfahren können, wie der
Jet und damit auch der Burst überhaupt entstanden ist.
Hinter diesen Mechanismus zu kommen, ist alles andere als einfach und selbst
die aktuellen Daten lassen noch so manche Frage offen. Denkbar sind verschiedene
Szenarien, die die Integral-Daten erklären: In einem Modell würde der Jet Teile
des Magnetfelds des Zentralobjekts mit sich ins All transportieren. Eine zweite
Möglichkeit sieht vor, dass der Jet das Magnetfeld selbst in relativem Abstand
vom Zentrum erzeugt. Außerdem bestünde noch die Möglichkeit, dass der Jet
überhaupt kein Gas enthält oder aber, dass er sich durch ein schon existierendes
Strahlungsfeld bewegt.
Die Polarisation würde, so die Wissenschaftler, in den ersten drei Fällen
durch einen Prozess entstehen, den man als Synchrotronstrahlung bezeichnet.
Hierbei werden Elektronen in einem Magnetfeld gefangen und senden dabei
polarisierte Strahlung aus. Im vierten Fall ließe sich die Polarisation als
Folge von Wechselwirkungen zwischen den Elektronen des Jets und den Photonen im
bereits existierenden Strahlungsfeld erklären.
Nach Ansicht von Götz sprechen die Integral-Daten für die Modelle
mit Synchrotronstrahlung und hier vor allem für die erste Theorie, in der der
Jet das Magnetfeld des Zentralobjektes mit in den Weltraum nimmt. "Das ist der
einzige recht einfache Weg." Für weitere Untersuchungen und zur Bestätigung
dieser These benötigen die Wissenschaftler nun Polarisationsdaten von möglichst
vielen Gammastrahlen-Ausbrüchen. Doch leider sind die meisten Bursts
viel zu lichtschwach, um diese Messungen vorzunehmen. "Das bedeutet, dass wir
nichts weiter tun können, als auf den nächsten großen Burst zu waren",
so Götz.
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