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Magnetare können wichtige Rolle spielen
von Stefan Deiters
astronews.com
9. Juli 2015
Starke kurzzeitige Ausbrüche im Gammastrahlenbereich,
sogenannte Gammastrahlenblitze oder Gamma-ray Bursts, entstehen vermutlich bei
den gewaltigsten Explosionen im Universum. Jetzt haben Astronomen Hinweise dafür
gefunden, dass zumindest bei bestimmten Ausbrüchen auch Magnetare, also extrem
magnetische Neutronensterne, eine Rolle spielen.
So stellt sich ein Künstler eine Supernova
und den zugehörigen Gammastrahlenausbruch vor,
der durch einen Magnetar angetrieben wird.
Bild: ESO
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Gammastrahlenblitze sind kurze und extrem helle Strahlungsausbrüche im
Gammastrahlenbereich, die in weit entfernten Galaxien beobachtet werden. Sie
sind auch im Deutschen oft unter ihrem englischen Fachausdruck bekannt: Gamma-ray
Bursts, kurz GRBs. Lange Zeit rätselten Astronomen über die Ursache für diese
Blitze. Ihre Erforschung ist nämlich alles andere als einfach.
Da die Blitze vollkommen unerwartet in jeder beliebigen Region des Himmels
erscheinen können, ist auch die Beobachtung relativ schwierig. Von großer
Bedeutung ist dabei in der Regel die genaue Untersuchung des "Nachglühens" eines
solchen Bursts, das sich nicht nur im Gammastrahlenbereich, sondern auch in
verschiedenen anderen Wellenlängen beobachten lässt.
Inzwischen unterscheidet man kurze und lange Gamma-ray Bursts, wobei ein
Ausbruch schon als lang gilt, wenn er mehr als einige Sekunden dauert. Die lange
Variante wird mit gewaltigen Supernova-Explosionen in Verbindung gebracht, die
sich am Ende des nuklearen Lebens eines massereichen Sterns ereignen. Sie machen
etwa 70 Prozent der beobachteten Gammastrahlenblitze aus.
In seltenen Fällen allerdings können lange Gamma-ray Bursts auch mehrere
Stunden andauern. Einer dieser extrem langen Ausbrüche war am 9. Dezember 2011
vom Satelliten Swift entdeckt worden. Er trägt den Namen GRB 111209A. Es
handelte sich um einen der hellsten und längsten Gamma-ray Bursts, die je
beobachtet wurden.
Die Beobachtung des Nachglühens dieses Ausbruchs mit dem Instrument GROND am
2,2-Meter-Teleskop der europäischen Südsternwarte ESO in La Silla und dem
Instrument X-Shooter am Very Large Telescope der ESO in Paranal lieferte
nun einen
eindeutigen Hinweis darauf, dass mit dem Ausbruch tatsächlich eine Supernova verbunden
war. Sie erhielt den Namen SN 2011kl. Erstmals konnte damit eine Verbindung
zwischen einem extrem langen Gammastrahlenausbruch und einer Supernova
hergestellt werden.
"Da auf 10.000-100.000 Supernovae nur etwa ein langanhaltender
Gammastrahlenausbruch kommt, muss der Stern, der explodiert ist, irgendwie
besonders sein", erklärt Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für
extraterrestrische Physik in Garching. "Bislang sind wir immer davon
ausgegangen, dass diese GRBs von sehr massereichen Sternen - mit etwa der
50-fachen Masse der Sonne - stammen und dass sie die Entstehung eines Schwarzen
Lochs signalisieren. Unsere neuen Beobachtungen der Supernova SN 2011kl, die
nach dem GRB 111209A entdeckt wurde, ändern jetzt allerdings dieses Paradigma
für GRBs von sehr langer Dauer."
Bislang hatte man vermutet, dass die über vielen Woche nach dem Ausbruch
beobachtete Strahlung im Infraroten und in optischen Wellenlängen mit dem
Zerfall von radioaktivem Nickel-56 in Verbindung steht, das durch die
Supernova-Explosion eines massereichen Sterns, eines sogenannten Kollapsars,
entstanden ist. Die Beobachtungen von GRB 111209A zeigen jetzt, dass dies hier nicht
der Fall sein kann.
Die einzige Erklärung, die zu den Beobachtungen der mit GRB 111209A in
Zusammenhang stehenden Supernova passt, ist, dass dabei ein sogenannter Magnetar
eine entscheidende Rolle gespielt hat. Magnetare sind schnell rotierende
Neutronensterne, deren Magnetfeld um ein Vielfaches stärker ist, als das
normaler Pulsare. Ihre Beobachtungen würden, so die Astronomen, erstmals eine
eindeutige Verbindung zwischen einer Supernova und einem Magnetar herstellen.
"Die neuen Ergebnisse liefern hervorragende Belege für einen
unerwarteten Zusammenhang zwischen GRBs, sehr hellen Supernovae und Magnetaren",
so Paolo Mazzali von der Liverpool John Moores University in Liverpool
und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. "Zwar wurden einige
dieser Zusammenhänge auf theoretischer Grundlage bereits seit einigen Jahren
vermutet, aber die Sachen untereinander in Verbindung zu bringen, ist eine
aufregende neue Entwicklung."
"Der Fall von SN 2011kl/GRB 111209A zwingt uns, eine Alternative zu dem
Szenario des Kollapsars in Erwägung zu ziehen", fasst Greiner zusammen. "Diese
Ergebnisse bringen uns einen großen Schritt weiter in Richtung eines neuen und
klareren Bildes hinsichtlich der Funktionsweise von GRBs."
Über ihre Ergebnisse berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der heute in
der Zeitschrift Nature erschienen ist.
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