Die Super-Explosion

Satellit beobachtet den bislang hellsten Gammastrahlungsausbruch - sein Ursprung liegt am Rand des sichtbaren Kosmos

Fermi-Satellit
Fermi-Satellit

Palo Alto (USA) - Gammastrahlungsausbrüche sind die energiereichsten Ereignisse im Kosmos. Sie künden von der Explosion supermassiver Sterne in weit entfernten Galaxien. Am 16. September 2008 registrierten das Gamma-Weltraumteleskop Fermi ein besonders heftiges Exemplar eines solchen Ausbruchs: Er leuchtete nicht nur heller als alle früheren Ausbrüche, sondern überschüttete die Detektoren des Satelliten mit Gamma-Photonen bis zu einer Energie von 13 Giga-Elektronenvolt. Typische Gammaausbrüche enthalten lediglich Photonen bis zu etwa einem Mega-Elektronenvolt. Die an der Fermi-Mission beteiligten Wissenschaftler berichten jetzt in der Online-Ausgabe des Fachblatts "Science" über ihre Beobachtungen der Super-Explosion.

"Auf ein solches Ereignis haben wir gewartet", erklärt Peter Michelson von der Stanford University in Kalifornien, einer der Fermi-Forscher. "Wir wissen erst sehr wenig über die Entstehung der Strahlung bei derart hohen Energien. Fermi bietet uns nun die Möglichkeit, diese Prozesse zu verstehen." Denn das am 1. Juni 2008 gestartete Satellitenobservatorium Fermi misst mit seinen beiden Detektoren, dem Gamma-ray Burst Monitor GBM und dem Large Area Telescope LAT, erstmalig die Strahlung der Gammaausbrüche in einem weiten Spektralbereich.

32 Stunden nach dem Gammaausbruch konnten Astronomen der Europäischen Südsternwarte in Chile ein Nachleuchten der Explosion im optischen und infraroten Strahlungsbereich messen. Daraus konnten die Forscher die Entfernung der Strahlungsquelle zu 12,2 Milliarden Lichtjahren bestimmen - sie liegt also am Rand des sichtbaren Universums.

Die Fermi-Messungen der Energieverteilung des Ausbruchs zeigen außerdem, dass die Gammastrahlung in einem eng gebündelten Materiestrahl, einem so genannten Jet, entstanden sein muss, der mit 99,999 Prozent der Lichtgeschwindigkeit aus dem explodierenden Stern heraus geschossen ist. Die Beobachtungen zeigen zudem, dass die energiereichsten Gamma-Photonen einige Sekunden später eingetroffen sind als die Strahlungsteilchen geringerer Energie. "Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass die Emissionen aus unterschiedlichen Regionen stammen", so Michelson. Es könne sich aber auch um einen Hinweis darauf handeln, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum von der Energie der Strahlung abhängt. Solche Effekte werden von einigen Theorien vorhergesagt, mit denen die Physiker versuchen, Quantenphysik und Relativitätstheorie unter dem Dach einer gemeinsamen Beschreibung zu vereinigen.