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News: Gute Gründe für den Gamma-Blitz

Gammastrahlen-Ausbrüche sind Blitze höchst intensiver energiereicher Strahlung aus dem All. Die Entdeckung des vergangenen Jahres, daß einige von ihnen aus sehr entfernten Galaxien stammen, hat die Vorstellungskraft der Astrophysiker bis zum Äußersten gefordert. Eine derart starke Strahlung über so große Entfernung muß von einer Explosion von nahezu unvorstellbaren Ausmaßen stammen. In der Tat weisen die Berechnungen darauf hin, daß die Quelle kosmischer Gammastrahlen-Ausbrüche so energiereich gewesen sein muß, daß nur der Urknall sie übertraf. Da drängt sich leicht die Frage auf: Was hat soviel Energie zusammenballen können?
Es hat zahlreiche Vorschläge für mögliche Lösungen gegeben, von denen jede ausgefallener war als die vorhergehende: "Beinahe"-Supernoven, das Kollabieren eines kompakten Sterns direkt zu einem Schwarzen Loch, das Kollabieren kompakter "Weißer Zwerge", das Verschmelzen von Neutronenstern-Paaren, das Verschmelzen eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch usw.

All diese Theorien haben einiges gemeinsam: Sie beziehen sich alle auf plötzlich freigewordene Gravitationsenergie – möglicherweise in Form einer Flut von Neutrinos und Anitneutrinos. Diese würden dann mit einer bestimmten Menge "baryonischer" Masse, wie Protonen und Neutronen, wechselwirken. Dabei ist der genaue Wert dieser "bestimmten Menge" kritisch und bietet noch Anlaß zu Diskussionen. Das Ergebnis ist die Bildung von Paaren aus Elektronen und Positronen, die sich gegenseitig vernichten, was wiederum einen gigantischen Sturm von Gammastrahlen verursacht. Genau den beobachten dann die Wissenschaftler auf der Erde.

In den Astrophysical Journal Letters vom 20. Juli 1998 stellen Physiker zwei weitere Theorien zu den Gammastrahlen-Ausbrüchen vor. Die eine, von C.L. Fryer und S.E. Woosley von der University of California in Santa Cruz sieht den Urspung der Gammastrahlen-Ausbrüchen in Doppelstern-Systemen, in denen der eine Partner sozusagen das Herz aus dem anderen herausfrißt. Das andere Denkmodell von George M. Fuller und Xiandong Shi von der University of California in San Diego ist sogar noch eigenartiger.

Fryer und Woosley stellen sich zwei schwere Sterne mit jeweils mehr als achtfacher Sonnenmasse in einem eng verbundenen Doppelstern-System vor. Der eine Stern wächst nach dem Ausbrennen seines Wasserstoffs zu einem roten Riesen an. Dabei gibt er einen Teil seiner Masse an den zweiten Stern ab und kollabiert dann selber zu einem Neutronenstern. Der zweite Stern dehnt sich am Ende seines Lebens ebenfalls aus. Seine äußere Wasserstoffhülle wächst dabei derart an, daß sie den Neutronenstern umfaßt. Dieser wiederum schraubt sich in das Innere des zweiten Sterns und verbraucht dessen Heliumkern mit einer extrem hohen Geschwindigkeit – möglicherweise eine Sonnenmasse in der Sekunde. Schließlich werden die Sterne zu einem Schwarzen Loch. Der enorme Verbrauch zerstreut die verbleibende Wasserstoffhülle und setzt eine gewaltige Menge Energie in Form von Gammastrahlen frei.

Fuller und Shi bieten eine alles in allem noch ausgefallenere Theorie an – das plötzliche Kollabieren eines Sterns oder eines Sternhaufens von (insgesamt) mehr als zehntausend Sonnenmassen. Schon in dem Fall, daß nur einige zehn Sonnenmassen durch ihre eigene Gravitation zu einem Schwarzen Loch kollabieren, werden riesige Energiemengen frei. Dementsprechend ist die freigesetzte Energie beim Zusammenbruch eines ganzen Sternhaufens (vorübergehend entsteht ein einzelner Stern mit 10 000facher Sonnenmasse) gigantisch. Fuller und Shi behaupten, daß die riesigen schwarzen Löcher in den sternreichen Zentren vieler Galaxien das Ergebnis eines derartigen Kollaps wären.

Die Theorie von Fuller und Shi umgeht einige der technischen Probleme, denen sich manche der etwas gemäßigteren Denkmodelle gegenübersehen. Dazu gehört etwa die Notwendigkeit, daß die Energie ungefähr in Richtung Erde abgegeben werden muß. Ein Lichtblitz, der durch den kollektiven Zusammenbruch der 10 000fachen Sonnenmasse verursacht würde, wäre im ganzen Universum für jeden sichtbar, der zum Himmel sähe. Nichtsdestotrotz geben die Forscher zu, daß "es keinen direkten Beweis dafür gibt, daß im Universum je derart massereiche Sterne existiert haben."

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