Das Rätsel bleibt

News: Das Rätsel bleibt

Niemand weiß so recht, wie sie eigentlich entstehen - dabei werden jeden Tag zwei bis drei davon auf der Erde registriert. Als das größte Geheimnis der modernen Astronomie wurden sie bezeichnet - Theoretiker warten gleich mit mehreren Modellen auf, was in den Tiefen des Weltalls vor sich geht, ohne zu wissen, welches oder ob überhaupt eines davon zutrifft. Die Auswertung einer Reihe von Meßdaten machte zumindest deutlich: Die Gammastrahlenausbrüche sind nicht die Folge von Synchrotron-Schocks.

Bis vor kurzem war nicht einmal bekannt, ob die Gammastrahlenausbrüche (Gamma-Ray Burster, GRB) in der Nachbarschaft unseres Sonnensystems oder weit entfernt im Randbereich des Universums entstehen. Erst als die Astronomen im Jahre 1997 ein optisches Gegenstück zu der starken Gamma- und Röntgenstrahlung ausmachen konnten, stand fest, daß der Ursprung in einer weit entfernten Galaxie lag.

Seitdem wurden mehrere optische Ereignisse im Zusammenhang mit den GRB entdeckt. Eines davon wies eine Rotverschiebung von 3,4 auf. Daraus konnten die Wissenschaftler auf eine Entfernung von über zwölf Milliarden Lichtjahren schließen. Da die Energie vermutlich in alle Richtungen gleich abgestrahlt wird, muß die Explosion damals eines der heftigsten Ereignisse seit dem Urknall gewesen sein.

Mit diesen Resultaten war klar, woher die GRB stammen. Als nächstes stand die Frage an, wie sie erzeugt wurden. In Ermangelung von Beobachtungsdaten erstellten die Theoretiker mehrere Szenarien. Sie gingen zumeist davon aus, daß ein eventuelles Nachleuchten der Quellen im Bereich von Röntgen-, optischen und Radiowellen zur Lösung der Fragen beitragen würde.

Der Verlauf der Lichtkurven von den wenigen bekannten optischen und Röntgen-Gegenstücken paßte zu einem expandierenden Feuerball, der durch einen Synchrotron-Schock ausgelöst wurde. Nach diesem Modell produziert eine gewaltige Explosion eine Materie-Schockwelle, die geladene Teilchen wie Elektronen und Protonen fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Diese bewegen sich spiralig um magnetische Feldlinien, wobei sie Synchrotronstrahlung emittieren.

Die Synchrotron-Schock-Hypothese hatte den Vorteil, daß sie überprüfbare Aussagen macht. Das Spektrum eines typischen GRB sieht etwa wie in der unteren Abbildung aus:

In den Astrophysical Journal Letters vom Oktober 1998 veröffentlichten Rob Preece von der University of Alabama in Huntsville und seine Mitarbeiter eine Studie, in welcher sie 100 helle GRB ausgwertet haben, die vom Instrument BATSE an Bord des Compton Gamma Ray Observatory aufgezeichnet wurden. Sie trugen die Steigung der Näherungsgeraden für den energieärmeren Teil des Spektrums gegen die maximale Energie des Ausbruchs auf. 44 Prozent der Meßpunkte lag danach oberhalb der Linie, die das Aus für das Synchrotron-Schock-Modell bedeutete.

Unter der Annahme, daß alle GRB auf die gleiche Ursache zurückzuführen sind, handelt es sich bei ihnen nicht um die Folgen eines Synchrotron-Schocks. Seltsamerweise gibt es aber deutliche Anzeichen dafür, daß das optische Gegenstück zu den GRB sehr wohl durch Synchrotron-Schock-Wellen ausgelöst wird. Hängen die beiden also doch nicht zusammen? – Jedenfalls ist das Rätsel um die Gammastrahlenausbrüche um eine Frage reicher geworden.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 31.7.1998
"Gute Gründe für den Gamma-Blitz"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 17.6.1998
"Die Quelle der Gammastrahlen-Blitze"
Spektrum Ticker vom 5.5.1998
"So hell wie das ganze übrige Universum"
Spektrum der Wissenschaft 9/97, Seite 30
"Gammastrahlungs-Ausbrüche: Explosionen im fernen Kosmos"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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