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Gammastrahlenausbrüche: Astrophysiker Grupe berichtet über Sternenexplosionen

Faszinierendes Weltall Gammastrahlenausbrüche: Astrophysiker Grupe berichtet über Sternenexplosionen

„Wenn es solche Explosionen in unserer Nähe geben würde, könnte unsere Ozonschicht stark beschädigt und somit ein Massensterben ausgelöst werden.“ Doch Dr. Dirk Grupe, Astrophysiker an der Pennsylvania State University, beruhigt sofort wieder: „Dass diese Ausbrüche in einer bedrohlichen Nähe entstehen und zusätzlich auf uns gerichtet sind, ist ausgesprochen unwahrscheinlich.“

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Gammastrahlenausbruch im Jahr 2008: Solche Aufnahmen macht die Nasa-Swift seit 2004 möglich.

Quelle: Nasa/Berry

Göttingen. In der Reihe „Faszinierendes Weltall“ des Förderkreises Planetarium Göttingen sprach der Wissenschaftler über Gamma-Ray-Bursts (GRB) – also Gammastrahlenausbrüche – und deren Erforschung durch die Nasa-Mission Swift. Grupe, der an der Universität Göttingen Physik studiert hat und hier promoviert wurde, erklärt die GRB. Dabei handelt es sich um Energieausbrüche im Universum, die eine sehr hohe Leistung aufweisen. „Sie sind wahrscheinlich sogar die energiereichsten Phänomene seit dem Urknall“, so Grupe.

Der erste GRB wurde eher zufällig entdeckt . Im Kalten Krieg unterzeichneten mehrere Staaten den „Vertrag über das Verbot von Atomwaffentests in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser“. Die USA überwachten die Einhaltung dieses Vertrags mit den sogenannten Vela-Satelliten. Glücklicherweise stellten diese keine oberirdischen Gammastrahlenausbrüche und somit Atomwaffeneinsätze fest.

Die Satelliten entdeckten aber Gammastrahlenereignisse im Weltall. Diese waren so schnell wieder verschwunden, wie sie aufgetaucht waren. Niemand konnte vorhersagen, wo und wann sie als nächstes in Erscheinung treten würden. „Es war zunächst unklar“, so Grupe, „ob GRB galaktische oder extragalakische Phänomene seien“. Ab 1997 konnten die ersten Explosionen mit neueren Satelliten aufgenommen werden. Dabei stellte sich heraus, dass GRB nicht nur in unserer Galaxie – dem Milchstraßensystem – auftauchen, sondern eine homogene Verteilung im gesamten Weltall aufweisen. Die damaligen Satelliten hatten allerdings nur ein Teleskop an Bord.

Dieses änderte sich bei der Mission Swift. Im Jahr 2004 wurde ein 1,5 Tonnen schwerer Satellit mit drei unterschiedlichen Teleskopen in eine erdnahe Umlaufbahn von 600 Kilometern Höhe gebracht. Dieser ist mit drei unterschiedlichen Teleskopen bestückt. Neben einem Röntgen- und einem UV-Teleskop kann noch auf ein optisches Teleskop zurückgegriffen werden.

„Dieses hat zwar nur eine Länge von 30 Zentimetern“, erklärt Grupe, „ aber es hat keine Probleme mit der Erdatmosphäre “. So müsste ein erdgebundenes Teleskop eine Länge von vier Metern besitzen, um die gleichen Ergebnisse zu erziehlen, wie das optische Teleskop von Swift.
GRB mit solch einem optischen Teleskop aufzunehmen, hat enorme Vorteile: Mittels Rotverschiebung kann die Entfernung eines Objekts gemessen werden. Mit anderen Teleskop-Arten ist dies nicht möglich. Swift besitzt noch einen weiteren gravierenden Vorteil im Vergleich zu anderen Satelliten. GRB sind sehr kurzweilige Phänomene. So muss auch die Erfassung schnell erfolgen. Swift richtet sich automatisch aus, sobald er einen neuen GRB lokalisiert hat und schwenkt augenblicklich und voll automatisch zu dieser Explosion.

Auf diese Weise erfasste Swift seit dem Start der Mission über 740 GRB – knappe 230 sogar mit dem optischen Teleskop. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass es zwei Arten von GRB gibt. Zum einen die langen – im Schnitt 35 Sekunden andauernden – GRB, die wahrscheinlich bei einem Kollaps eines Sterns entstehen. Zum anderen kurze – im Durchschnitt weniger als zwei Sekunden andauernde – GRB.

Diese können durch die Verschmelzung von zwei Neutronensternen hervorgerufen werden, so Grupe.  Zu den spektakulärsten Entdeckungen der Mission gehören neu entdeckte Strahlungskurven der Explosionen , der bisher hellste gemessene und der am weitesten entfernte Ausbruch. Doch auch bei einer hohen Effektivität von Swift wird nur ein Bruchteil aller GRB aufgezeichnet. Hierbei spielt der Jet – die Ausrichtung des Abstrahlungswinkels des GRB – eine Rolle. Grupe: „Um eine Explosion wahrnehmen zu können, muss die Erde im Jet des Ausbruchs liegen“.

„Neue Wege der Satellitennavigation: Pulsare als kosmische Wegweiser“ sind das Thema von Prof. Werner Becker, Garching, in der Vortragsreihe „Faszienierendes Weltall“ am Dienstag, 5. März,  um 20 Uhr im Zentralen Hörsaalgebäude, Platz der Göttingen Sieben 5, Raum 009.

Von Friedrich Schmidt

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