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StartseiteForschung aktuellSuper-Explosion mit Magnetheizung09.07.2015

GammastrahlenausbrücheSuper-Explosion mit Magnetheizung

Sie gelten als die stärksten Explosionen seit dem Urknall: Gammastrahlenausbrüche. Für wenige Minuten leuchten sie heller als riesige Galaxien und sind oft noch in Milliarden Lichtjahren Entfernung zu sehen. Doch bis heute ist rätselhaft, was genau dabei passiert. Astronomen haben nun eine neue Erklärung.

Von Dirk Lorenzen

Der NASA-Satellit "Swift" beobachtet eine helle Explosion. (picture alliance / dpa / DB NASA/Swift/Stefan Immler)
Der NASA-Satellit "Swift" beobachtet eine helle Explosion. (picture alliance / dpa / DB NASA/Swift/Stefan Immler)

Am 9. Dezember 2011 registrierte der NASA-Satellit Swift einen Ausbruch energiereicher Gammastrahlung am Himmel. Einen Gamma-Burst gibt es alle paar Tage - doch dieses Objekt erwies sich schon bald als äußerst ungewöhnlich: Denn zwei Wochen nach dem Gamma-Burst tauchte in der verblassenden Explosionswolke eine Supernova auf. Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching staunte nicht schlecht, denn das ganze Geschehen spielte sich gut sechs Milliarden Lichtjahre entfernt ab - und üblicherweise ist eine Supernova so weit draußen nicht mehr zu beobachten. Diese helle Supernova widerspricht daher dem bisherigen Modell für die Gamma-Ausbrüche, nach dem sich im Zentrum der Explosion ein Schwarzes Loch bildet:

"Was wir jetzt glauben, ist, dass nicht mehr ein Schwarzes Loch in dem kollabierenden inneren Teil entsteht, sondern ein sehr magnetischer rotierender Neutronenstern. Durch dieses hohe Magnetfeld ist auch die Abbremsung des Neutronensterns relativ stark. Und diese Bremsenergie wird dann quasi von innen in die Supernova rein geblasen."

Der normale "Heizmechanismus" reicht nicht aus

Bisher haben viele Astronomen das "Kollapsar"-Modell favorisiert: Danach stürzt ein Stern mit mindestens 50-facher Sonnenmasse in sich zusammen und bildet erst einen Gammablitz und dann eine Supernova. Doch auf diese Weise lässt sich nicht erklären, dass die Supernova, die zum jetzt untersuchten Gamma-Burst gehört, derart hell ist. Denn der normale "Heizmechanismus" einer Supernova, der Zerfall radioaktiver Elemente, reicht dafür nicht aus, wie die Astronomen in ihren Teleskopen beobachtet haben:

"Die spektroskopischen Daten, die wir im Optischen haben, sind völlig inkompatibel mit der Masse an radioaktivem Nickel, die man mit der normalen Supernova-Modellierung ableiten würde. Das heißt, da sehen wir jetzt zum ersten Mal, dass zusätzliche Energie nötig ist und da kommt dieser Magnetar, der magnetische Neutronenstern ins Spiel - als elegante Lösung."

Der Magnetar hat in etwa so viel Masse wie die Sonne, ist aber nur gut zehn Kilometer groß. Er rotiert fast hundert Mal pro Sekunde und hat ein Magnetfeld, das sage und schreibe eine Million Milliarden mal stärker ist als das der Erde. Nur dank dieser rasenden Magnetkugel leuchtete die Supernova nach dem Burst ungewöhnlich hell. Doch so groß die Freude der Astronomen über diesen bemerkenswerten Einzelfall ist, so groß ist auch ihre Ernüchterung: Denn er hilft kaum, eines der Hauptprobleme mit den Bursts zu lösen. Jochen Greiner und seine Kollegen weltweit rätseln noch immer, warum nicht vor jeder Supernova auch ein Gamma-Ausbruch aufflammt.

Erkenntnis: ganz einfache Modelle funktionieren nicht

"Es gibt irgendeine Eigenschaft, die bestimmt, dass von 100.000 Supernovae, nur eine einen Gamma-Burst macht. Wir wissen nicht, welche Eigenschaft das ist. Es gibt im Prinzip drei Möglichkeiten: Es kann entweder besonders große Masse sein, besonders schnelle Rotation oder ein hohes Magnetfeld. Rotation und Magnetfeld sind relativ schwierig in Sternentwicklungsmodelle einzubauen. Insofern war in den letzten 20 Jahren immer die Annahme, besonders große Masse ist der Grund, aber beobachtungstechnisch ist das nicht untermauert."

Der aktuelle Burst zeigt zumindest, dass die ganz einfachen Modelle nicht funktionieren - auch das ist ein Fortschritt. Was einen Burst auslöst, bleibt jedoch bis heute unklar, trotz jahrelanger intensiver Arbeit. Hin und wieder haben die Astronomen Glück und kommen ein kleines Stück voran, so wie jetzt mit der Gamma-Burst-Supernova mit Magnetheizung.

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