 Kosmische Explosionen im VisierSeit fast vierzig Jahren suchen die Astronomen nach der Ursache für die gewaltigsten Explosionen im Kosmos. Etwas verspätet startete am 20.11.2004 die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa nun den Satellit „Swift“, der den Forschern dabei helfen soll, das Rätsel zu lösen.
Von Rainer Kayser
Innerhalb von Sekunden setzen diese Explosionen zehnmal mehr Energie frei als unsere Sonne in ihrem ganzen, zehn Milliarden Jahre währenden Leben. „Gammastrahlungsausbrüche“ nennen die Astronomen diese kosmischen Katastrophen, denn sie senden ihre gigantischen Energiemengen als Gammastrahlung aus. Dabei handelt es sich ebenso wie bei gewöhnlichem Licht um elektromagnetische Strahlung – allerdings mit der millionenfachen Energie.
Im Durchschnitt jeden Tag einmal trifft ein Schauer dieser hochenergetischen Strahlung aus den Tiefen des Alls auf die Erde. Den ersten derartigen Gamma-Schauer registrierten amerikanische Satelliten am 2. Juli 1967. Die Detektoren der Satelliten vom Typ Vela-4 sollten eigentlich die Einhaltung des Testverbots für Atomwaffen kontrollieren: Auch bei nukleare Explosionen entsteht Gammastrahlung. Doch die empfangene Strahlung stammte nicht von einem Waffentest – sie kam aus dem Weltall und nicht von der Erde.
Seither haben die Astronomen Tausende von Gamma-Ausbrüchen registriert, doch es fällt ihnen immer noch schwer, sich einen Reim darauf zu machen. Die für ein astronomisches Ereignis extrem kurze Dauer der Strahlungsschauer bedeutet, dass die Energie in einem sehr kleinen Gebiet erzeugt werden muss. Bei den kürzesten Ausbrüchen ist diese Region vermutlich sogar kleiner als ein normaler Stern wie etwa unsere Sonne. Wie aber kann in einer solch kleinen Region in so kurzer Zeit so viel Energie erzeugt werden?
Lange Zeit wussten die Astronomen nicht einmal, wo – und in welcher Entfernung von uns – sich die Explosionen ereignen. Erst der 1991 gestartete, mit vier speziellen Detektoren für Gammastrahlung ausgestattete Satellit Compton zeigte, dass die Gamma-Ausbrüche sich gleichmäßig über den Himmel verteilen. Daraus zogen die Forscher den Schluss, dass die Explosionen in Milliarden von Lichtjahren entfernten Galaxien stattfinden.
Das bedeutete zugleich, dass der Energieausstoß im Moment der Explosion alle Vorstellungen der Forscher sprengte: Für einige Sekunden strahlte das mysteriöse Ereignis mehr Energie ab als alle anderen Strahlungsquellen des gesamten Kosmos zusammen.
Die Forscher favorisieren heute zwei unterschiedliche Erklärungsmöglichkeiten für die Gammastrahlungsausbrüche. Im ersten Modell stürzt ein extrem massereicher Stern am Ende seines Lebens zu einem Schwarzen Loch zusammen. „Hypernova“ nennen die Astronomen diesen Vorgang, in Anlehnung an die „Supernova“ genannten Explosionen normaler Sterne. Im zweiten Modell prallen zwei Neutronensterne – extrem verdichtete Sternenleichen – aufeinander und führen so ebenfalls zur Entstehung eines Schwarzen Lochs.
Vielleicht treffen auch beide Vorstellungen zu. Die Gammastrahlungsausbrüche scheinen nämlich in zwei Varianten unterschiedlicher Dauer aufzutreten. Während kurze Ausbrüche kaum eine Sekunde andauern, kann die längere Variante schon einmal einige Minuten währen. Möglicherweise handelt es sich bei kurzen Ausbrüchen um die Kollision von Neutronensternen, bei den langen dagegen um Hypernovae.
Die genauen physikalischen Vorgänge beim Kollaps eines sehr massereichen Sterns oder bei der Kollision zweier Neutronensterne liegen allerdings noch im Dunkeln.
Swift soll nun Licht in dieses Dunkel bringen. Dazu überwacht der 180 Millionen Dollar teure Satellit mit seinem Weitwinkel-Detektor für Gammastrahlung ständig ein Drittel des Himmels auf Ausbrüche. Hat er einen Gammastrahlungsschauer registriert – mit etwa zwei Ereignissen pro Woche rechnen die Forscher -, so berechnet der Satellit selbstständig dessen Position und dreht sich für weitere Beobachtungen in die entsprechende Richtung – eine vergleichbar schnelle Reaktion ist mit Teleskopen auf der Erde nicht zu erreichen.
„Gamma-Ausbrüche sind seit ihrer Entdeckung vor fast 40 Jahren eines der größten Rätsel in der Astronomie“, meint Neil Gehrels, Nasa-Chefwissenschaftler der Swift-Mission, „Der Swift-Satellit ist das richtige Werkzeug für uns, um dieses Rätsel zu lösen.“
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