23.04.2009 · Kosmische Gammastrahlung stammt von dramatischen Ereignissen wie etwa Sternexplosionen oder der Bildung von Schwarzen Löchern. Nun soll sie mit einem weiteren Teleskop noch genauer erforscht werden.
Von Günter Paul
© Max-Planck-Institut für Physik
Magic I und Magic II auf dem Roque de los Muchachos auf La Palma
In den vergangenen Jahrzehnten haben sich viele Beobachtungsfenster zum Universum geöffnet, manche allerdings nicht weit genug. Mit der Inbetriebnahme eines zweiten Cherenkov-Teleskops auf dem 2200 Meter hohen Roque de los Muchachos auf La Palma (Kanarische Inseln) soll jetzt die kosmische Gammastrahlung im Energiebereich von zwanzig bis zu einigen hundert Milliarden Elektronenvolt noch genauer studiert werden, als das bislang möglich war. Dieses Ziel wird durch den Zusammenschluss mit dem weitgehend baugleichen ersten Teleskop erreicht, das sich 85 Meter entfernt befindet.
Normalerweise lassen sich die Gammaquellen im Universum nur von Satelliten aus untersuchen; denn die Gammastrahlung kann die Atmosphäre nicht durchqueren. Der Fluss der kosmischen Gammaphotonen fällt allerdings zu größeren Energien hin stark ab, so dass sich für diese keine Weltraumobservatorien mehr lohnen. Deshalb haben die Forscher einen Ausweg ersonnen, mit dem sie die besonders energiereiche und von den Satellitenmessungen nicht mehr erfasste Gammastrahlung indirekt messen können.
Blaue Blitze
Wenn die Gammaphotonen in die Erdatmosphäre eindringen, zerfallen sie in Paare von Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen. Von diesen Teilchen ausgehend entsteht eine ganze Kaskade, zu der in der Nähe des Erdbodens elektrisch geladene Teilchen gehören, die sich mit größerer als der dortigen Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Dadurch wird Cherenkov-Strahlung erzeugt, die für einen winzigen Moment blau aufleuchtet. Der Blitz, der Rückschlüsse auf die ursprüngliche Gammastrahlung zulässt, wird von den Cherenkov-Teleskopen registriert. Die meisten dieser Instrumente geben aber nur über Gammaphotonen mit Energien oberhalb von 300 Milliarden Elektronenvolt Auskunft.
Ende 2003 wurde auf La Palma von einem internationalen Konsortium, dem mehrere deutsche Institute - darunter in führender Position das Max-Planck-Institut für Physik - angehören, das erste von zwei „Magic“-Teleskopen ("Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope") in Betrieb genommen. Mit dem Gerät ist die Lücke im mittleren Energiebereich geschlossen worden. Der große, mosaikartige Spiegel des Teleskops, der immerhin einen Durchmesser von 17 Metern hat, trug wesentlich dazu bei, dass die Astronomen noch in fünf Milliarden Lichtjahren Distanz eine Gammaquelle orten konnten - ein Schwarzes Loch mit etwa einer Milliarde Sonnenmassen in der Galaxie 3C279.
Reste einer Supernova im Krabbennebel
Die Entdeckung war unter anderem deshalb überraschend, weil niemand damit gerechnet hat, dass so weit entfernte Gammaquellen überhaupt noch zu beobachten sind. Den Modellen zufolge hätte die Gammastrahlung auf dem langen Weg zur Erde durch Reaktionen mit der Hintergrundstrahlung so weit ausgedünnt werden müssen, dass sie schon über viel geringere Distanzen "verschwunden" wäre.
Mit Magic I ist es vor kurzem auch gelungen, gepulste energiereiche Gammastrahlung vom Krabbennebel nachzuweisen - dem Überrest einer Supernova, die im Jahr 1054 im Sternbild Stier aufleuchtete. Generell stammt die energiereiche kosmische Gammastrahlung von den gewaltigsten Prozessen im Kosmos. Dazu zählen neben den Sternexplosionen auch die Prozesse in aktiven Galaxienkernen, die mit Schwarzen Löchern verbunden sind.
