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Rätsel gelöst: Warum Gammablitze von der Erde aus gesehen so dunkel erscheinen

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Veröffentlicht: 22:51, 17. Dez. 2010 (CET)
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NASA-Illustration eines Gammablitzes
NASA-Swift-Satellit

München (Deutschland), 17.12.2010 – Astronomen fragten sich seit einigen Jahren, warum eigentlich so wenig Licht von den so energiereichen Gammablitzen auf der Erde ankommt. Zur Erklärung dieser so genannten „dunklen“ Gammastrahlenausbrüche gibt es eine einfach klingende Erklärung: Interstellarer Staub dimmt das Licht dieser Energieausbrüche. Das fanden jetzt Astronomen des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik in Garching bei München heraus.

Diese Gammablitze strahlen mehr Energie ab als irgendein anderes astronomisches Phänomen seit dem großen Knall, der zur Entstehung des heute bekannten Universums führte. Solche Gammastrahlenausbrüche (englisch: Gamma-Ray Bursts (GRBs)) teilen die Wissenschaftler in zwei Gruppen ein. Die „kurzen Bursts“ dauern nur Bruchteile einer Sekunde, die „langen Bursts“ können bis zu mehreren Minuten dauern. Letztere gelten als Folgen oder Bestandteil gewaltiger Supernovaexplosionen, die am Ende des Lebens sehr massereicher und kurzlebiger Sterne stattfinden. Über die Ursachen der kurzen Bursts gibt es nur vage Vermutungen.

Allen GRBs ist gemeinsam, dass sie noch längere Zeit nach ihrem ersten Auftreten elektromagnetische Strahlung im Röntgenbereich aussenden, also sozusagen „nachglühen“. Merkwürdigerweise sendet aber nur ein Teil von ihnen sichtbares Licht aus. Die anderen bleiben dunkel. Zur Erklärung dieses Phänomens gab es verschiedene Erklärungsansätze, die aber nicht befriedigend waren.

Zur Erforschung des Phänomens startete die NASA am 20. November 2004 die Satellitenmission Swift. Der Satellit wurde in einer Umlaufbahn oberhalb der Erdatmosphäre positioniert, so dass Beobachtungsdaten gewonnen werden konnten, die nicht durch die Erdatmosphäre getrübt waren. Der Satellit reagierte unverzüglich auf eingehende Signale von Gammastrahlenausbrüchen und meldete die Daten an terrestrische Beobachtungsstationen. Die Teleskope am Boden stellten sich sofort auf die übermittelten Koordinaten ein und erhoben Daten des Nachglühens im Röntgenbereich.

Die Garchinger Wissenschaftler kombinierten diese Daten von Swift mit den Beobachtungen, die das GROND (Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector) genannte Instrument aufzeichnete. GROND wurde speziell für die Beobachtung des Nachglühens von Gamma-Ray Bursts entwickelt und ist Bestandteil des MPG/ESO 2,2 Meter-Teleskops auf La Silla in Chile, das zur Europäischen Südsternwarte gehört. Im Rahmen der Studie konnte so das als „Nachglühen“ bezeichnete Phänomen der Gammastrahlenexplosionen über weite Bereiche des elektromagnetischen Spektrums vermessen werden. Daraus ließ sich auch die Staubmenge kalkulieren, die zwischen dem Ursprung der Strahlung und ihrer Ankunft auf der Erde vorhanden war. Mit Hilfe weiterer Beobachtungen, unter anderem durch das Very Large Telescope der ESO, gelang es dann auch die Entfernungen der Bursts näher zu bestimmen.

Ergebnis der Studie ist, dass zirka 20–30 Prozent der ursprünglichen Helligkeit der GRBs aufgrund von interstellarem Staub verloren geht. Eine weitere Abschwächung der Lichtintensität der GRBs kommt durch die so genannte kosmologische Rotverschiebung zustande. Die Kombination dieser Faktoren kann nach Ansicht der Wissenschaftler das Phänomen der „dunklen Gammastrahlenausbrüche“ vollständig erklären.

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Quellen

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