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Universum: Eine die Erde erschütternde kosmische Explosion wird 20 Jahre alt

Vor 20 Jahren wurde unser Planet durch eine Explosion wie eine Glocke angeschlagen – und das aus 50 000 Lichtjahren Entfernung.
Die Illustration zeigt ein energiereiches Ereignis im Weltraum.
Dies ist eine maschinell erzeugte Übersetzung eines Artikels der internationalen Partner von Spektrum.de. Er wurde von uns überprüft, jedoch nicht redaktionell bearbeitet. Gerne können Sie uns Ihr Feedback am Ende des Artikels mitteilen.

Heute vor zwanzig Jahren durchquerte ein winziger Neutronenstern die Milchstraße, um der Erde einen Schlag zu versetzen, als sei unser Planet eine Glocke. Obwohl er eine halbe Galaxie entfernt ist, konnte eine Explosion auf der Oberfläche dieses toten Sterns das Magnetfeld unseres Planeten physisch komprimieren, einige Satelliten überlasten und sogar die obere Atmosphäre der Erde teilweise ionisieren. Doch all dies wurde von einem Objekt verursacht, das nicht größer als zwei Dutzend Kilometer war.

Manchmal sind die erschreckendsten Dinge ganz klein.

Der Übeltäter war SGR 1806-20, ein Magnetar im Sternbild Schütze in etwa 50 000 Lichtjahren Entfernung. Ein Magnetar ist eine besondere Art von Neutronenstern – ein Höhepunkt dessen, was das extreme Universum hervorbringen kann. Ein Neutronenstern entsteht, wenn der Kern eines massereichen Sterns kollabiert, während der Rest des Sterns mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit nach außen explodiert. Der Kern fällt in sich selbst ein, seine Dichte steigt sprunghaft an, bis er so stark komprimiert ist, dass seine Elektronen in benachbarte Protonen gequetscht werden (mit einem zusätzlichen Antineutrino, für die Buchhalter der subatomaren Teilchen, die den Überblick behalten), was zur Bildung von Neutronen führt.

Das so entstandene neutronenreiche Objekt übersteigt fast das menschliche Vorstellungsvermögen. Es fasst mehr als die Masse der Sonne, hat aber typischerweise nur einen Durchmesser von etwa 20 Kilometern, was seine Dichte fast schon komisch hoch erscheinen lässt: Ein einziger Kubikzentimeter eines Neutronensterns, etwa ein Viertel der Größe eines normalen sechsseitigen Würfels, würde 100 Millionen Tonnen wiegen. Stellen Sie sich vor, Sie würden jedes einzelne Auto in den USA zu einem Klumpen zusammenpressen und diesen Klumpen dann auf die Größe eines einzelnen Zuckerwürfels zermalmen, und Sie bekommen eine Vorstellung dieser Dichte.

Die Schwerkraft auf der Oberfläche eines typischen Neutronensterns kann das Zehn- oder sogar Hundertmilliardenfache der Schwerkraft auf der Erde betragen. Ein Mensch, der auf der Oberfläche eines Neutronensterns steht, würde Milliarden oder sogar Billionen von Tonnen wiegen. Aber er könnte nicht stehen; die ungeheure Schwerkraft würde ihn zu einem verdampften Fleck aus Atomen von weniger als einem Mikrometer Höhe zusammenpressen.

Gewöhnliche Neutronensterne werden mit einem starken Magnetfeld geboren, das Milliarden Mal stärker ist als das der Erde. Einige können sogar noch stärker werden, mit einem Feld, das das Billiardenfache des Erdmagnetfeldes erreichen kann. Das sind die Magnetare, die zu den gefährlichsten Objekten in der Galaxie zählen.

Ein Magnetar, der da draußen im Weltraum sein Unwesen treibt, ist bereits ein ultratödliches astrophysikalisches Ungetüm, mit dem man sich nicht anlegen möchte. Dennoch kommt es bei diesen Objekten manchmal zu einem Flare: ein Begriff, der das, was tatsächlich passiert, so sehr untertreibt, dass er lächerlich ist.

Das äußerst starke Magnetfeld eines Neutronensterns ist in die Kruste des Objekts eingebettet und mit ihr verbunden wie ein Haar, das aus der Kopfhaut wächst. Bei einigen Magnetaren kann die Kruste instabil werden und schließlich abrutschen. Ein solches »Sternenbeben« ist einem Erdbeben sehr ähnlich, aber bedenken Sie, dass die Kruste unvorstellbar dicht ist und einer unvorstellbar hohen Schwerkraft unterliegt. Wenn die Kruste reißt und ein einziger Millimeter verrutscht, wird eine kosmische Energie freigesetzt, die Temperaturen erzeugt, die hoch genug sind, um Hunderte von Billionen Tonnen an Materie auf der Oberfläche zu verdampfen. Dadurch wird das Magnetfeld so heftig erschüttert, dass es sich neu formt, wobei die Magnetfeldlinien reißen und sich neu verbinden. Dabei setzen sie auch gespeicherte Energie frei. Das Ergebnis ist eine Katastrophe epischen Ausmaßes.

Magnetare sind im Vergleich zu Neutronensternen relativ selten und daher nur spärlich im Weltraum verteilt. Das bedeutet normalerweise, dass die Auswirkungen ihrer Flares durch große Entfernungen abgeschwächt werden, sodass solche Ausbrüche normalerweise nur von speziellen astronomischen Instrumenten entdeckt werden können. In seltenen Fällen kommt es jedoch vor, dass ein Magnetar einen Superflare hat.

SGR 1806-20 erlebte ein solches Ereignis vor etwa 50 000 Jahren. Innerhalb eines Wimpernschlags war alles vorbei: In nur einer Zehntelsekunde rutschte die Kruste ab, explodierte und sprengte das Magnetfeld des Sterns. Der Feuerball hatte etwa das zehn-billionenfache der Gesamtenergiemenge der Sonne im gleichen Zeitraum. Ein Großteil dieser Energie wurde in Form von ultrahochenergetischer Gammastrahlung abgegeben, aber auch Röntgenstrahlen und anderen Formen von Licht.

Um dies in irdischen Maßstäben auszudrücken – eine fast unmögliche Aufgabe – entsprach das Sternenbeben in etwa einem Erdbeben der Stärke 32, etwa 32 Trilliarde Mal stärker als das stärkste jemals auf unserem Planeten aufgezeichnete Erdbeben.

Diese Energie breitete sich über Jahrtausende hinweg im Weltraum aus und erreichte schließlich am 27. Dezember 2004 die Erde. Die Auswirkungen waren sofort zu spüren.

Die NASA hatte gerade einen Monat zuvor den Satelliten Swift gestartet. Swift wurde entwickelt, um hochenergetische kosmische Explosionen in Milliarden von Lichtjahren Entfernung aufzuspüren, war aber auf den Ausbruch von SGR 1806-20 nicht vorbereitet. Die Gammastrahlendetektoren des Satelliten sättigten sich mit Energie, obwohl Swift nicht einmal in Richtung der Explosion ausgerichtet war; die Energie durchdrang die Wände des Raumfahrzeugs und traf die Detektoren trotzdem.

Die anfängliche Energiespitze dauerte weniger als eine Sekunde, aber die ausgezeichneten Instrumente von Swift entdeckten einen langen Energieausläufer, der mehr als fünf Minuten andauerte. Die Helligkeit des Superflare stieg und sank mit einer sehr gut bestimmten Periode von 7,56 Sekunden, der Rotationsrate des Magnetars. Während sich SGR 1806-20 drehte, verschwand die wütende Narbe des Sternbebens immer wieder aus unserem Blickfeld, wodurch die Helligkeitsschwankungen wie ein blinkendes Weihnachtslicht aussahen.

Die Energie reichte aus, um unseren Planeten physisch zu beeinflussen: Sie erhöhte die Ionisierung in der Ionosphäre – einer Schicht der Erdatmosphäre, die bis zu etwa 600 Kilometer über der Oberfläche hoch ist – und beeinflusste auch messbar die Magnetosphäre. Der Gesamteffekt war zwar gering, aber man muss bedenken, dass der Magnetar 50 000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, also buchstäblich auf halbem Weg durch die Milchstraße von uns aus. Wäre er näher gewesen, wären die Auswirkungen viel stärker gewesen, ähnlich wie bei einer starken Sonneneruption, die die Elektronik vieler Satelliten durchschmoren und hier unten auf der Oberfläche Chaos verursachen kann.

Die gute Nachricht ist, dass 50 000 Lichtjahre ein weiter Weg sind. Es gibt einige Magnetare, die näher an uns dran sind, aber keiner von ihnen wurde bisher dabei beobachtet, wie er so starke Superflares spuckt. SGR 1806-20 ist immer noch der stärkste seiner Klasse.

Es besteht also wahrscheinlich kein Grund zur Panik oder gar zur Sorge, dass uns ein Magnetar den Tag vermiesen könnte. Ich erinnere mich, dass zur Zeit des Superflare einige pseudowissenschaftliche Verrückte spekulierten, dass er das massive Erdbeben auf Sumatra-Andaman und den anschließenden Tsunami verursachte – eine rein irdische Katastrophe, die fast eine Viertelmillion Menschen tötete. Dieses Erdbeben ereignete sich jedoch mehr als einen Tag vor der Magnetar-Explosion, als die Explosionswelle, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegte, etwa 50 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt war, also noch weit außerhalb der Umlaufbahn des Neptun. Die beiden Ereignisse waren nicht miteinander verbunden.

Der Ausbruch von SGR 1806-20 zeigt jedoch, wie beiläufig das Universum mit solch unvorstellbaren Kräften umgeht. Sterne explodieren, Magnetare brechen aus, und andere kosmische Ereignisse richten Verwüstungen an. Die gute Nachricht ist, dass die Entfernung diese kolossalen Katastrophen so weit abschwächt, dass wir bis vor relativ kurzer Zeit nicht einmal wussten, dass sie existieren. Die Erde gibt es seit 4,6 Milliarden Jahren und wir sind immer noch da.

Wenn Sie also zu den Menschen gehören, die zu Beginn eines neuen Jahres aufzählen, wofür sie dankbar sind, dann stoßen Sie mit dem Himmel an und freuen Sie sich, dass der Weltraum so groß ist – und danken Sie der Wissenschaft, dass wir ihn beobachten und zu verstehen versuchen.

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