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Forscher enträtseln Gammablitze "Geburtsschrei" eines Schwarzen Lochs

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Häufigste Art eines Gammablitzes, der entsteht, wenn ein massiver Stern zusammenbricht, ein Schwarzes Loch bildet und Partikelstrahlen mit fast Lichtgeschwindigkeit nach außen bläst.

(Foto: NASA's Goddard Space Flight Center)

Gammablitze sind fast durch das gesamte Universum zu sehen - sie zählen zu den stärksten Explosionen. In Sekunden wird unvorstellbar viel Energie ausgestrahlt. Nun beobachten Forscher das bislang rätselhafte Phänomen in bislang beispiellosem Detail.

Astronomen haben den Geburtsschrei eines Schwarzen Lochs in bislang unerreichtem Detail beobachtet. Die Untersuchung des sogenannten Gammastrahlenblitzes beantwortet ungeklärte Fragen zu dem Phänomen, wie die Forscher um Eleonora Troja von der University of Maryland im Fachblatt "Nature" berichten.

Gammablitze gehören zu den stärksten Explosionen des Universums. "Gammablitze sind katastrophale Ereignisse, die mit der Explosion massereicher Sterne, 50 Mal so groß wie unsere Sonne, einhergehen", erläutert Troja in einer Mitteilung ihrer Universität. "In Sekunden kann dieser Prozess so viel Energie ausstrahlen wie ein Stern von der Größe unserer Sonne in seiner gesamten Lebenszeit. Wie sind sehr daran interessiert, zu verstehen, wie das möglich ist."

Schwer zu beobachten

Die gigantischen Explosionen sind fast durch das ganze Universum zu sehen. Dennoch sind Gammablitze schwer zu beobachten, weil sie nur Sekunden dauern und ohne Vorwarnung irgendwo am Himmel aufflackern. Am 25. Juni 2016 hatten die Astronomen jedoch Glück: Der Gammastrahlen-Satellit "Fermi" der US-Raumfahrtbehörde Nasa entdeckte das Aufleuchten eines Gammablitzes und sandte eine automatische Meldung an Observatorien weltweit. Das ebenfalls automatische russische Master-Iac-Teleskop auf den Kanarischen Inseln konnte daraufhin den Blitz noch in der aktiven Phase beobachten.

Die Auswertung der Daten legt nahe, dass die anfängliche enorme Helligkeit der Gammablitze durch sogenannte Synchrotronstrahlung verursacht wird. Diese entsteht, wenn schnelle, elektrisch geladene Teilchen wie etwa Elektronen in einem Magnetfeld von ihrer geraden Flugbahn abgelenkt werden. Bislang war nicht klar, wodurch genau die Gammablitze so hell strahlen. Sie könnten auch durch schnelle Teilchen aufleuchten, die mit Lichtteilchen (Photonen) zusammenstoßen und dabei ihre Energie übertragen, oder einfach die thermische Strahlung der extrem heißen Explosion sein.

In ihren Messungen entdeckten die Astronomen, dass ein großer Teil der Lichtwellen am Anfang des Gammablitzes in derselben Ebene schwang, Physiker nennen das polarisiertes Licht. "Synchrotronstrahlung ist der einzige Emissionsmechanismus, der den Polarisationsgrad und das Spektrum erzeugen kann, wie wir es zum Anfang des Blitzes beobachtet haben", erläutert Troja. Das sei eine wichtige Erkenntnis. "Denn trotz jahrzehntelanger Untersuchung konnten die physikalischen Mechanismen, die Gammablitze antreiben, nicht eindeutig identifiziert werden."

Die Beobachtung liefert auch Informationen zu den charakteristischen sogenannten Jets - gigantischen Materiestrahlen, die oben und unten in entgegengesetzter Richtung und nahezu mit Lichtgeschwindigkeit aus der Explosionswolke herausschießen, während der sterbende Stern zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzt. Zwei alternative Modelle gehen davon aus, dass diese Jets entweder von einem starken Magnetfeld oder von Materie dominiert werden.

"Wir haben Belege für beide Modelle gefunden, was eine duale, hybride Natur der Jets von Gammablitzen nahelegt", berichtet Troja. "Die Jets beginnen magnetisch, aber während sie wachsen, wird das Magnetfeld schwächer und verliert seine Dominanz. Materie übernimmt und dominiert schließlich die Jets, wobei ein schwächerer Rest des Magnetfelds manchmal überleben könnte."

Quelle: n-tv.de, Till Mundzeck, dpa