Extrem energiereiche Gammablitze Forscher beobachten Rekordexplosionen im All

Gammablitze setzen in wenigen Sekunden mehr Energie frei als unsere Sonne in ihrer gesamten Lebensdauer. Nun haben Forscher gleich zwei Exemplare mit Rekordenergie erfasst.

Explosion eines sterbenden Sterns: Dabei entstehen energiereiche Gammastrahlenblitze
DESY/Science Communication Lab/dpa

Explosion eines sterbenden Sterns: Dabei entstehen energiereiche Gammastrahlenblitze


Mit Spezialteleskopen haben Forscher extrem energiereiche Gammastrahlenblitze erfasst. Sie seien die energiereichsten je gemessenen Gammastrahlen, berichten zwei Wissenschaftlerteams in drei Studien zu Daten der "H.E.S.S."- und "Magic"-Teleskope im Fachjournal "Nature" (hier, hier und hier). Mit rund 100 Milliarden Mal so viel Energie wie sichtbares Licht seien es die energiereichsten je gemessenen Gammastrahlen sogenannter Gamma-Ray-Bursts.

Demnach handelt es sich um die ersten Nachweise sehr energiereicher Gammastrahlung mit erdgebundenen Teleskopen. Einer der Blitze war den Forschern zufolge mehr als vier Milliarden Jahre zu uns unterwegs. Das entspricht rund einem Drittel des Alters des Universums. Das Licht des anderen Ausbruchs flog sogar sechs Milliarden Jahre zu uns durchs All.

Gammastrahlenblitze sind extrem kurze Ausbrüche von Gammastrahlung im Kosmos, die sich etwa einmal täglich irgendwo im sichtbaren Universum ereignen. Forscher gehen davon aus, dass sie entstehen, wenn eine Supernova kollabiert und ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch entsteht. Der genaue Ursprung ist aber noch unklar.

Größte jemals aufgezeichnete Explosion im Universum

"Gammablitze sind die stärksten bekannten Explosionen im Universum und setzen typischerweise in wenigen Sekunden mehr Energie frei als unsere Sonne in ihrer gesamten Lebensdauer - sie können durch nahezu das gesamte sichtbare Universum leuchten", sagt David Berge, Leiter der Gammastrahlenastronomie beim beteiligten Forschungszentrum Desy in Zeuthen bei Berlin.

Einem Team gelang der Nachweis des einen Gammablitzes wenige Sekunden nachdem ein Satellit diesen registriert hatte: Die am 14. Januar 2019 mit den "Magic"-Teleskopen (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) auf der Kanareninsel La Palma beobachtete helle, sehr energiereiche Gammastrahlung stamme von der größten jemals aufgezeichnete Explosion im Universum, erklärte das Max-Planck-Institut für Physik in München, das die Teleskope federführend betreibt.

Am 20. Juli 2018 hatte außerdem das größte Gammastrahlenteleskop der Erde am High-Energy Stereoscopic System ("H.E.S.S.") in Namibia noch nach mehr als zehn Stunden das schwache Nachleuchten eines weiteren Gammastrahlenausbruchs erfasst. Das H.E.S.S. wird ebenfalls federführend von der Max-Planck-Gesellschaft betrieben. Zuvor war das Nachleuchten eines Gammablitzes nur bei anderen Wellenlängen beobachtet worden, etwa mit Radio- oder optischen Teleskopen.

Nachweis dank mehrerer glücklicher Umstände

Gammastrahlenblitze wurden erstmals in den Sechzigerjahren von Satelliten entdeckt. Heute werden sie täglich beobachtet. Allerdings haben Satelliten viel zu kleine Detektorflächen, um die sehr geringe Helligkeit und gleichzeitig extrem hohe Energie der Blitze aufzuzeichnen.

Zentrale Einheit des H.E.S.S.: 614 Quadratmeter Spiegelfläche gen Himmel gerichtet
Christian Föhr/MPIK/dpa

Zentrale Einheit des H.E.S.S.: 614 Quadratmeter Spiegelfläche gen Himmel gerichtet

"Daher war es bislang unklar, ob die Monster-Explosionen auch noch Gammastrahlung bei sehr hohen Energien aussenden", erklärt das Desy. Mit erdgebundenen Teleskopen ließen sich die Gammaquanten der Blitze bislang nicht beobachten, weil die Erdatmosphäre sie normalerweise schluckt. Mit den Spezialteleskopen kann das schwache, bläuliche Licht, das kosmische Gammastrahlen in der Erdatmosphäre erzeugen, nun aber doch registriert werden.

Dass der Nachweis der Gammastrahlung gelang, hat laut David Green vom Max-Planck-Institut für Physik auch mit mehreren glücklichen Umständen zu tun:

  • Zum einen seien im Fall von "Magic" nur wenige Sekunden vergangen bis die Teleskope auf der Erde in die richtige Richtung gedreht wurden, nachdem ein Satellit sie erfasst hatte.
  • Zum anderen seien beide beobachteten Blitze in kosmischen Maßstäben vergleichsweise nah gewesen und somit deutlich heller und besser detektierbar als andere, weiter entfernte Explosionen.

Green betonte, dass man mit den Teleskopen auf der Erde bislang nie die Blitze selbst messen konnte, da diese je nach Art der Explosion nur zwei bis maximal 60 Sekunden andauerten. Aber die Forscher seien diesmal sehr nah dran gewesen und hätten viel vom Nachglühen der Blitze aufzeichnen können.

jme/dpa



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random_walker 26.11.2019
1. Etwas missverständlich...
...finde ich die Formulierung im ersten Absatz. Es werden hier zwei unterschiedliche "Arten" von energiereich vermischt: Einerseits sind Gammablitze Ereignisse, die eine unvorstellbare Gesamtmenge an Energie freisetzen. Wenn aber Gammablitze mit "100 Milliarden mal so viel Energie wie sichtbares Licht" gemessen werden, handelt es sich dabei um die Energie eines einzelnen Photons ("Gamma-Teilchens") - Siehe dazu den zweiten Nature-Link.
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