Gammastrahlen-Astronomie: Ist das Rätsel der dunklen Gammastrahlenausbrüche geklärt?
© Subaru/University of Kyoto (Ausschnitt)
Gammastrahlenausbrüche (GRB, von englisch: gamma ray burst) sind die energiereichsten Ereignisse im Universum. Innerhalb von Sekunden bis wenigen Minuten werden dabei Energiemengen freigesetzt, die sonnenähnliche Sterne im Laufe ihres gesamten Lebens von mehreren Milliarden Jahren Dauer abgeben. Die Astronomen vermuten, dass GRBs unter anderem auf Supernova-Explosionen extrem massereicher Sterne, dem Verschmelzen von zwei Schwarzen Löchern und ähnlich abrupten Prozessen zurückgehen. In den meisten Fällen beobachtet man in den optischen und infraroten Spektralbereichen ein Nachglühen, was die genaue Lokalisierung der Ausbruchsstelle oft erst möglich macht.
Gelegentlich lässt sich aber nach einem Gammastrahlenausbruch praktisch kein Nachglühen im sichtbaren Licht, stattdessen aber im Infraroten beobachten. Die Gründe dafür waren ein Rätsel. Am 25. März 2008 hatte nun ein japanisches Forscherteam um Tetsuya Hashimoto an der Universität von Kyoto die Gelegenheit, mit dem Acht-Meter-Teleskop Subaru auf dem Mauna Kea, Hawaii, das Nachglühen eines starken Gammastrahlenausbruchs zu beobachten, um Licht ins Dunkel zu bringen. Nur neun Stunden nach dem Gammastrahlenausbruch richteten die Forscher Subaru auf die Ausbruchsstelle und hatten Erfolg.
Es gelang ihnen, die Wirtsgalaxie des GRBs aufzuspüren und das Nachleuchten im nahen Infraroten zu beobachten. Anhand von Spektraluntersuchungen konnten sie zeigen, dass die Galaxie einen hohen Gehalt an schweren Elementen aufweist – sie ist also metallreich. Eine hohe Metallizität bedingt im Allgemeinen die Anwesenheit großer Mengen an Staub. Die Forscher konnten zeigen, dass dieser Staub das sonst viel hellere Nachleuchten des GRBs im sichtbaren Licht fast völlig unterdrückt hat.
Die Wirtsgalaxie ähnelt in ihrer stellaren Masse und ihrer Metallizität unserem Milchstraßensystem. Daher halten es die japanischen Astronomen für möglich, dass sich GRBs auch in unserem Milchstraßensystem ereignen können. Bislang waren die Forscher davon ausgegangen, dass GRBs überwiegend in jungen, metallarmen Galaxien auftreten.
Ein auf die Erde gerichteter GRB innerhalb unseres Milchstraßensystems in nicht allzugroßer Distanz hätte fatale Folgen für das Leben. Manche Forscher führen das Artensterben im geologischen Zeitalter des Ordoviziums vor 435 Millionen Jahren auf einen solchen GRB zurück, der die Erde traf. Für diesen Zeitpunkt finden sich auf dem Blauen Planeten keine passenden Vulkanaktivitäten oder Einschlagkrater von Asteroiden.
Ein auf die Erde gerichteter GRB einer nahegelegenen Quelle würde die Erdatmosphäre und die oberflächennnahen Schichten der Ozeane innerhalb von wenigen Minuten bis über den Siedepunkt aufheizen und zumindest die dem GRB zugewandte Seite der Erde weitgehend sterilisieren. Wie groß der Schaden wäre, hängt von der Dauer und der Stärke des Ausbruchs ab. Auch die dem GRB abgewandte Seite der Erde würde stark in Mitleidenschaft gezogen werden, denn heftige Stürme und Brände würden sich von der aufgeheizten Seite kommend in rasendem Tempo über den ganzen Planeten ausbreiten.
Tilmann Althaus
Gelegentlich lässt sich aber nach einem Gammastrahlenausbruch praktisch kein Nachglühen im sichtbaren Licht, stattdessen aber im Infraroten beobachten. Die Gründe dafür waren ein Rätsel. Am 25. März 2008 hatte nun ein japanisches Forscherteam um Tetsuya Hashimoto an der Universität von Kyoto die Gelegenheit, mit dem Acht-Meter-Teleskop Subaru auf dem Mauna Kea, Hawaii, das Nachglühen eines starken Gammastrahlenausbruchs zu beobachten, um Licht ins Dunkel zu bringen. Nur neun Stunden nach dem Gammastrahlenausbruch richteten die Forscher Subaru auf die Ausbruchsstelle und hatten Erfolg.
Es gelang ihnen, die Wirtsgalaxie des GRBs aufzuspüren und das Nachleuchten im nahen Infraroten zu beobachten. Anhand von Spektraluntersuchungen konnten sie zeigen, dass die Galaxie einen hohen Gehalt an schweren Elementen aufweist – sie ist also metallreich. Eine hohe Metallizität bedingt im Allgemeinen die Anwesenheit großer Mengen an Staub. Die Forscher konnten zeigen, dass dieser Staub das sonst viel hellere Nachleuchten des GRBs im sichtbaren Licht fast völlig unterdrückt hat.
Die Wirtsgalaxie ähnelt in ihrer stellaren Masse und ihrer Metallizität unserem Milchstraßensystem. Daher halten es die japanischen Astronomen für möglich, dass sich GRBs auch in unserem Milchstraßensystem ereignen können. Bislang waren die Forscher davon ausgegangen, dass GRBs überwiegend in jungen, metallarmen Galaxien auftreten.
Ein auf die Erde gerichteter GRB innerhalb unseres Milchstraßensystems in nicht allzugroßer Distanz hätte fatale Folgen für das Leben. Manche Forscher führen das Artensterben im geologischen Zeitalter des Ordoviziums vor 435 Millionen Jahren auf einen solchen GRB zurück, der die Erde traf. Für diesen Zeitpunkt finden sich auf dem Blauen Planeten keine passenden Vulkanaktivitäten oder Einschlagkrater von Asteroiden.
Ein auf die Erde gerichteter GRB einer nahegelegenen Quelle würde die Erdatmosphäre und die oberflächennnahen Schichten der Ozeane innerhalb von wenigen Minuten bis über den Siedepunkt aufheizen und zumindest die dem GRB zugewandte Seite der Erde weitgehend sterilisieren. Wie groß der Schaden wäre, hängt von der Dauer und der Stärke des Ausbruchs ab. Auch die dem GRB abgewandte Seite der Erde würde stark in Mitleidenschaft gezogen werden, denn heftige Stürme und Brände würden sich von der aufgeheizten Seite kommend in rasendem Tempo über den ganzen Planeten ausbreiten.
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