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LA SILLA
Neues Licht auf dunkle Gamma-ray Bursts
von Stefan Deiters
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17. Dezember 2010

Mit Hilfe des Instruments GROND am 2,2-Meter MPG/ESO-Teleskop in La Silla glauben Astronomen das Geheimnis der dunklen Gamma-ray Bursts gelöst zu haben. Es handelt sich dabei um energiereiche Ausbrüche im Gammastrahlenbereich, von denen sich in bestimmten Wellenlängen kein Nachglühen beobachten lässt. Der wichtigste Grund dafür scheint Staub zu sein.

GRB

So stellt sich ein Künstler einen Gamma-ray Burst vor. Bild: ESO / L. Calçada

Gamma-ray Bursts (GRB) gehören mit zu den energiereichsten Phänomenen im Universum. Vollkommen unerwartet kann es aus einer beliebigen Richtung zu einem gewaltigen Ausbruch an Gammastrahlung kommen, der nur für einige Sekunden oder auch einige Minuten andauert. Durch immer bessere Möglichkeiten, diese Ausbrüche zu entdecken, stellten Astronomen aber vor einigen Jahren fest, dass nach dem eigentlichen Burst für längere Zeit eine Art Nachglühen zu beobachten ist.

Und dieses Nachglühen kann sehr verschieden sein: So ließ es sich zwar bei allen Gamma-ray Bursts im Röntgenbereich nachweisen, doch nur in etwa der Hälfte der beobachteten Ausbrüche auch im sichtbaren Bereich des Lichts. Manche Astronomen glaubten deswegen, dass es sich um eine besondere Art von Bursts handelte, andere machten die Entfernung des Ausbruchs für das Fehlen des Nachglühens im Optischen verantwortlich, wieder andere glaubten, dass Staub zwischen uns und dem Ort des Ausbruchs das Phänomen erklären kann.

"Die Untersuchung des Nachglühens von Gamma-ray Bursts ist entscheidend für das Studium der Objekte, die für den Burst verantwortlich waren und für unser Verständnis der Sternentstehung im frühen Universum", erläutert Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München, der auch Erstautor eines entsprechenden Fachartikels in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics ist.

Eines der wichtigsten Hilfsmittel der Gamma-ray Burst-Forscher ist der 2004 gestartete NASA-Satellit Swift. Er scannt den Himmel ständig nach Bursts ab und übermittelt deren Position sofort an Teleskope auf der Erde, die dann das Nachglühen des Bursts beobachten können. Ein Instrument, das speziell zu diesem Zweck entwickelt wurde, ist der Gamma-ray Burst Optical and Near-infrared Detector (GROND), der an das 2,2-Meter-MPG/ESO-Teleskop in La Silla montiert ist. Die Astronomen glauben, damit die Ursache für das fehlende optische Nachglühen eindeutig identifiziert zu haben.

GROND kann sehr schnell auf eine Gamma-ray Burst-Meldung von Swift reagieren und ermöglicht so Beobachtungen nur wenige Minuten nach der Entdeckung eines solchen Ausbruchs. Dabei macht das Instrument Messungen in zahlreichen verschiedenen Wellenlängenbereichen - vom Röntgenbereich bis zum nahen Infrarot. Mit diesen Informationen konnten die Astromomen den Staubanteil auf dem Weg vom Ort des Bursts zur Erde bestimmen. Bislang war man hier auf grobe Schätzungen angewiesen.

Mit Hilfe der GROND-Daten und der von anderen Teleskopen gelang es den Astronomen auch die Entfernung nahezu aller untersuchten Gamma-ray Bursts zu ermitteln. Bei einer Vielzahl der Bursts war durch störenden Staub nur noch 60 bis 80 Prozent der ursprünglichen Strahlung zu sehen, bei sehr entfernten Bursts sogar nur 30 bis 50 Prozent. Die Astronomen schließen daraus, dass es sich bei den meisten dunklen Gamma-ray Bursts somit lediglich um Ausbrüche handeln dürfte, deren ohnehin schon geringe Strahlung im sichtbaren Bereich des Lichts komplett vom Staub verschluckt wird.

"Im Vergleich zu vielen Instrumenten an großen Teleskopen ist GROND ein sehr einfaches und preiswertes Instrument. Trotzdem konnten wir mit ihm das Rätsel um die dunklen Gamma-ray Bursts überzeugend lösen", freut sich Greiner.

Astronomen unterscheiden zwei Arten von Gamma-ray Bursts, die sich durch die Länge des Ausbruchs unterscheiden: Die längere Variante, die auch von Greiner und seinen Kollegen untersucht wurde, entsteht nach den aktuellen Theorien durch die Supernova-Explosion eines massereichen Sterns. Kürzere Gamma-ray Bursts hingegen könnten durch die Kollision und Verschmelzung von kompakten Objekten wie Neutronensternen entstehen.

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siehe auch
SWIFT & GROND: Gamma-Ray-Burst in Rekordentfernung - 23. September 2008
GROND: Auf der Jagd nach Gamma-Ray Bursts - 9. Juli 2007
Links im WWW
ESO
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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