GROND
Auf der Jagd nach Gamma-Ray Bursts
Redaktion / MPG-Pressemitteilung
astronews.com
9. Juli 2007

Gamma Ray Bursts, also kurze und heftige Strahlungsausbrüche im Gammastrahlenbereich, sind vermutlich so etwas wie der Geburtsschrei eines Schwarzen Lochs. Sie dauern aber nur einige Sekunden und auch ihr Nachleuchten ist von der Erde oft nur innerhalb weniger Stunden zu beobachten. Um diese Ereignisse besser und schneller untersuchen zu können, haben Astronomen jetzt ein neues Instrument am La Silla Observatorium in Chile in Betrieb genommen.

Der Quasar PKS 1251-407 in unterschiedlichen Farben. Das Bild wurde mit GROND am 2.2m MPG/ESO Teleskop gemacht und zeigt den Quasar in unterschiedlichen Filtern im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Der Quasar ist in den Bildern unterschiedlich gut sichtbar. Daraus kann man schließen, wie weit er entfernt ist. Bild:: ESO / GROND

Die mysteriösen Gamma-Ray Bursts faszinieren Astronomen schon seit langem: Trotz der riesigen Energiemenge, die bei einem solchen kosmischen Gammastrahlenausbruch freigesetzt wird, dauert das Nachglühen der Ausbrüche oft nur Stunden. Um also wirklich etwas über den Ausbruch zu erfahren, muss alles sehr schnell gehen. "So waren wir motiviert etwas zu konstruieren, das innerhalb von Minuten die Entfernung der Gammabursts bestimmt, um dann schneller mit den Teleskopen am Very Large Telescope (VLT) genauere spektroskopische Untersuchungen starten zu können", sagt Projektleiter Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching.

Das Forscherteam um Jochen Greiner baute in Kooperation mit der Thüringer Landessternwarte Tautenberg das GROND-Instrument, eine einmalige "Kamera" mit sieben Detektoren, jeder hinter einem anderen Filter. Damit lassen sich die Gamma-Ray-Bursts im sichtbaren und infraroten Bereich gleichzeitig beobachten, und so schneller als je zuvor deren Entfernung vermessen. Für die Forscher ein entscheidender Vorteil.

Satelliten wie Swift registrieren zwar die Bursts im Gammastrahlenbereich, bestimmen aber keine Entfernung. Bisherige Instrumente an Teleskopen auf der Erde erstellen immer nur Bilder in einem Farbband- somit braucht man mehrere Aufnahmen in verschiedenen Farbfiltern nacheinander, ehe man die Entfernung bestimmen kann. Das ist bei Gammabursts praktisch unmöglich, weil ihr Nachglühen schneller an Helligkeit nachlässt als man diese vielen Bilder aufnehmen kann.

GROND kann jetzt die Entfernung von Gamma-Ray Burst und von anderen galaktischen Objekten viel schneller bestimmen und so weit entfernte, sterbende Sterne beobachten. Die Gammastrahlung, eine hochenergetische, elektromagnetische Strahlung, entsteht, wenn Atome radioaktiv zerfallen oder - wie bei den Bursts - Elektronen, die fast Lichtgeschwindigkeit haben im Magnetfeld der Explosion abgelenkt werden und dabei Synchrotronstrahlung aussenden. Misst ein Satellit nun die Gammastrahlen eines Strahlenausbruchs, alarmiert ein spezielles System das MPG/ESO Teleskop in La Silla, welches sofort auf die Stelle im All gerichtet wird.

"Um dann die Entfernung des Gammabursts so genau wie möglich zu messen, macht GROND die Bilder in sieben unterschiedlichen Bereichen gleichzeitig; vier Bänder im sichtbaren und drei im nahen Infrarotbereich", so Greiner: "Ein neues Programm soll uns dann schon Minuten nach dem Alarm die Entfernung des Bursts oder des Objekts liefern".

Das Teleskop nutzt dazu die Rotverschiebung des Lichtes, die angibt, wie weit ein Objekt entfernt ist. Je größer die Entfernung eines Objektes ist, desto schneller entfernt es sich vom Beobachter. Diese Gesetzmäßigkeit wird Hubble'sches Gesetz genannt. Das Objekt entfernt sich also immer schneller vom Beobachter und die beim Beobachter ankommenden elektromagnetischen Wellen verlagern sich in den längeren Wellenbereich: ins Rote. Dieser Effekt ist vergleichbar mit der Tonänderung des Signals eines vorbeifahrenden Krankenwagens.

Die Rotverschiebung gibt das Verhältnis von Ruhewellenlänge und gemessener Wellenlänge an, normiert zur Ruhewellenlänge. Eine Rotverschiebung von 1 bedeutet, dass Strahlen bei einer Ruhewellenlänge von zum Beispiel 100 Nanometer bei einer Wellenlänge von 200 Nanometer gemessen werden. GROND kann Objekte in einem Rotverschiebungsbereich von 3,5 bis 15 vermessen.

Die bisher jüngste Galaxie, die beobachtet wurde, liegt bei einer Rotverschiebung von etwa sieben. Die Forscher vermuten, dass die ersten Sterne bei einer Rotverschiebung von 15 bis 25 entstanden sind. "Wir wollen Strahlungsexplosion so nahe am Urknall beobachten, wie noch niemand zuvor", sagt Greiner.

Das Ziel von GROND ist es, dem VLT zu sagen, in welchen Bereich genau die Bursts spektroskopisch aufgenommen werden sollen, denn dafür braucht man die genaue Entfernung zum Objekt. Das System wurde bereits erfolgreich an einem Quasar getestet, der mehr als 12 Milliarden Jahre entfernt ist. Jetzt warten die Forscher auf den nächsten Gamma-Ray-Burst.