Unerwartetes ist nicht nur auf der Erde an der Tagesordnung, sondern auch in den Tiefen des Weltraums. Astronomen haben mit dem neuen ALMA-Superteleskop in Chile jetzt genaue Karten der Umgebung der Muttergalaxien von Gammablitzen angefertigt und sind dabei auf Unerwartetes gestoßen.
Wissenschaftler werden einige ihrer Vorstellungen revidieren müssen, wenn es um die kosmischen Gammablitze geht. Nötig wird das durch aktuelle Beobachtungen mit der neuen, extrem leistungsfähigen Radio-Sternwarte auf dem chilenischen Chajnantor-Plateau. Ihre Parabolantennen liefern eine rund fünfmal höhere Auflösung als alle anderen bislang eingesetzten Systeme. Wie das Fachblatt Nature am 12. Juni berichten wird, gelang es Astronomen jetzt erstmalig, Karten aus dem Umfeld der größten Explosionen unseres Universums anzufertigen. Dabei stießen sie auf ziemlich merkwürdige Verhältnisse, wie sie ursprünglich kaum jemand erwartet hätte.
Das Licht der mächtigen Gamma-Explosionen stammt aus fernen Galaxien und strahlt intensiv über Distanzen von mehr als 13 Milliarden Lichtjahren. Diese Gamma-Ray Bursts (GRBs) gelten als die heftigsten Strahlungsausbrüche, die im All beobachtbar sind.
Mittlerweile unterscheiden Astronomen verschiedene Arten dieser apokalyptischen Blitze, wobei eine kurz andauernde Variante möglicherweise auf das Verschmelzen von Neutronensternen zurückgeht. Andere, die doch länger als nur wenige Sekunden währen, werden hingegen als das Ergebnis hochenergetischer Explosionen von Riesensternen gedeutet. Es sind die lang andauernden GRBs (LGRBs).
Jeder dieser brachialen Blitze setzt in Sekundenschnelle eine Energiemenge frei, wie sie die Sonne im Lauf ihrer gesamten »Lebensspanne« in den Raum abgibt. Hier stehen also Sekunden gegen Jahrmilliarden! Nach der Explosion geht vom Ort dieses dramatischen Sterntodes eine allmählich abflauende Emission aus, die auch als »Nachglühen« bekannt ist. Stellare Materie schießt in Form von Gasjets mit hoher Geschwindigkeit in das um-liegende Medium, trifft auf die zuvor vom Stern abgestoßenen Gasteilchen und erzeugt einen mehr und mehr schwindenden Abglanz der gigantischen kosmischen Sprengung.
Doch gelegentlich bleibt dieses über ein weites Spektrum bis hinein ins sichtbare Licht verteilte Glühen seltsamerweise auch aus. Die Rede ist in solchen Fällen auch von »Dark Bursts«. Ein »Stromausfall« in GRBs? Nicht ganz. Von diesen Objekten geht zwar Gamma- und Röntgenstrahlung aus, jedoch nur wenig oder überhaupt kein sichtbares Licht. Die »dunklen Ausbrüche« stellen rund die Hälfte aller vom Swift-Satelliten der NASA seit 2004 erfassten GRBs.
Als unmittelbare logische Folgerung böte sich wohl an, dass in diesen »dunklen Fällen« eben kein Gas vorhanden ist. Allerdings werden GRBs in typischen Sternentstehungs-gebieten der betreffenden Muttergalaxien vermutet, wo viel interstellares Gas zur Ver-fügung steht und massereiche Sterne mit kurzen Lebenszyklen geboren werden. Also muss die Erklärung anders lauten.
Eine Theorie geht von Staub aus, der das Nachglühen absorbiert. Für dieses Szenario lagen allerdings keine direkten Beobachtungsbeweise vor. Die Dark Bursts blieben rätselhaft. Auch wenn GRBs bis heute noch von vielen Geheimnissen umgeben sind, scheint nun jedoch allmählich Licht in die Sache mit dem fehlenden Nachglühen und den vermuteten Staubansammlungen zu kommen.
Eine Gruppe japanischer Astronomen um Bunyo Hatsukade vom National Astronomical Observatory Japan (NAOJ) konnte mittels ALMA jetzt nämlich erstmals Radioemission molekularen Gases in zwei LGRB-Muttergalaxien nachweisen: in den Systemen GRB 020819B und GRB 051022, von denen ersteres immerhin 4,3 Milliarden, das zweite sogar 6,9 Milliarden Lichtjahre von unserer eigenen Galaxis entfernt ist. Damit sind die japanischen Astronomen nach einer langen Suche endlich fündig geworden.
Professor Kotaro Kohno von der Universität Tokio fasst eine astronomische Odyssee in kurze Worte: »Wir haben seit über zehn Jahren nach molekularem Gas und Staub in GRB-Muttergalaxien gesucht und dabei verschiedene Teleskope weltweit eingesetzt. Als Ergebnis unserer harten Arbeit haben wir nun endlich unter Ausnutzung der Leistungs-fähigkeit von ALMA einen bemerkenswerten Durchbruch erzielt. Wir sind wirklich sehr begeistert von dem, was wir hier erreichen konnten.«
Doch zeigt ALMA noch andere verblüffende Einzelheiten, die das Bild der GRBs künftig sicher ändern werden. Die hohe Auflösungskraft der ALMA-Parabolantennen lässt Einblicke in die Verteilung von Gas und Staub innerhalb der Heimatgalaxien jener GRBs zu. Dabei enthüllte das uns näher liegende System GRB 020819B einen erstaunlichen Staubanteil in seinen Außenbereichen, während molekulares Gas nur im Zentrum zu entdecken war.
Zum ersten Mal überhaupt konnten Astronomen derart detaillierte, direkte Einblicke in GRB-Galaxien gewinnen und waren weitgehend äußerst überrascht darüber, was sie hier zu Gesicht bekamen: »Wir haben nicht erwartet, dass sich GRBs in einer so staubigen Umgebung ereignen würden … Dies legt nahe, dass der GRB in einem Umfeld stattfand, das sich ziemlich deutlich von einer typischen Sternentstehungsregion unterscheidet«, so Hatsukade.
Trotzdem kann sich niemand vorstellen, dass die massiven Vorläufer-Sterne der Gamma-blitze ihren Ursprung nicht in solchen Gebieten haben. Ein eindeutiges Dilemma. Die Lösung? Anscheinend verändern jene Riesensonnen, die als GRBs enden, ihre Umgebung vor der Explosion ganz entscheidend. Die Astronomen haben auch schon eine Vorstellung davon, wie das alles geschieht.
Die aktuellen Ergebnisse unterstützen eine an sich sogar ziemlich naheliegende Idee: Kosmischer Staub und interstellares Gas reagieren unterschiedlich auf ultraviolette Strahlung, die in geballter Ladung von massereichen Sonnen ausgeht. Molekulares Gas kann hier nicht bestehen, es wird vom UV-Licht zerstört. Was bleibt, sind die Staub-partikeln. Und so verändert sich die Umgebung der GRB-Progenitoren. Eine ähnliche Gas-Staub-Verteilung findet sich offenbar auch bei der entfernteren Quelle, GRB 051022, doch in dieser größeren Distanz ist ein sicherer Nachweis entsprechend problematischer.
Die japanischen Astronomen hoffen, die entscheidenden Belege nach weiteren Be-obachtungen liefern zu können. Doch schon jetzt untermauern die spektakulären neuen Ergebnisse die These, dass Staubansammlungen das Nachglühen von GRBs abfangen und somit für das Phänomen der Dark Bursts verantwortlich sind. Nur, warum geschieht das nicht bei allen GRBs? Das wiederum könnte mit dem abweichenden Anteil an Staub und dessen Verteilung innerhalb der verschiedenen GRB-Muttergalaxien zusammenhängen.
Doch rund um die mysteriösen Gammablitze bleiben nach wie vor viele Fragen offen. Ihre hochenergetische Botschaft trifft als buchstäblich universales Rätsel auf der Erde ein.
Video:
Quellen: NASA/info.kopp-verlag.de vom 11.06.2014
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