Gammablitze, helle Supernovae und Magnetare

Ungewöhnlich lange Ausbrüche von Gammastrahlung in fernen Galaxien stehen möglicherweise im Zusammenhang mit Sternexplosionen, bei denen Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern entstehen. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forscherteam durch die Analyse eines am 9. Dezember 2011 registrierten Gammablitzes. Das ungewöhnlich helle Nachleuchten der Supernova an der Himmelsposition des Gammablitzes lasse sich nur durch die Energie eines solchen Magnetars erklären, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

Wolkenartige Struktur in deren Mitte ein leuchtender Ball liegt, von dem elliptische Linien ausgehen und eine helle, gerade Linie zieht sich von links oben bis rechts unten durch das Bild.
Gammablitz und Supernova

„Da auf zehn- bis hunderttausend Supernovae nur ein einziger langanhaltender Gammaausbruch kommt, muss an den dabei explodierenden Sternen etwas Besonderes sein“, sagt Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Während gewöhnliche Gammablitze nur Sekunden oder Minuten dauern, leuchten die seltenen, langanhaltenden Ausbrüche bis zu mehrere Stunden lang auf. „Bislang sind wir davon ausgegangen, dass diese Gammablitze von Sternen mit etwa der 50-fachen Sonnenmasse stammen, bei deren Explosion ein Schwarzes Loch entsteht“, so der Physiker.

Greiner und Kollegen haben die mit dem Gammaausbruch assoziierte Supernova mit mehreren Teleskopen der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile beobachtet – und stießen im Spektrum dieses Sterns auf eine Reihe von merkwürdigen Phänomenen. Offenbar ist nicht nur der Gammablitz ein ungewöhnliches Exemplar, sondern auch die Supernova gehört zur seltenen Klasse extrem leuchtkräftiger Sternexplosionen. Das Nachleuchten des von der Supernova ausgestoßenen Gases stammt normalerweise vom radioaktiven Zerfall des bei der Explosion produzierten Isotops Nickel-56. Extrem leuchtkräftige Supernovae benötigen jedoch eine andere Energiequelle – und hier kommen die Magnetare ins Spiel. Das Innere des Sterns stürzt demnach nicht zu einem Schwarzen Loch zusammen, sondern zu einem rasant rotierenden Neutronenstern mit einem extrem starken Magnetfeld. Greiner und seine Kollegen schließen auf eine Rotationsperiode von 10 bis 20 Millisekunden und eine magnetische Feldstärke von 10 hoch 14 Gauß.

Zur Vorsicht bei dieser Interpretation mahnt allerdings – ebenfalls in „Nature“ – der nicht an den Beobachtungen beteiligte Astrophysiker Stephen Smartt von der Queen's University Belfast: „Das Magnetar-Modell erklärt zwar die Lichtkurve der Supernova – es besitzt aber zahlreiche freie Parameter, die überhaupt nicht eingeschränkt sind.“ Mit anderen Worten: Mit dem Modell ließe sich nahezu jede beliebige Lichtkurve anpassen. „Die Analyse kann deshalb nicht bestätigen, dass ein Magnetar diese Supernova antreibt“, so Smartt weiter. Es sind also weitere Beobachtungen nötig, um das Modell von Greiner und seinen Kollegen zu überprüfen. Doch das ist nicht so einfach, da sowohl lang andauernde Gammablitze als auch extrem leuchtkräftige Supernovae sehr seltene Himmelsereignisse sind.