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Veröffentlicht: 21.02.2015, 16:00 Uhr

Neutronensterne Verzögertes Nachglühen kollabierender Sternleichen

Neutronensterne, die zu einem Schwarzen Loch verschmelzen, senden kurze Gammablitze und lang anhaltendes Röntgenlicht aus. Über die Reihenfolge der Erscheinungen wird seit langem gerätselt.

von Hermann-Michael Hahn
© Nasa Ein schnell rotierendes Schwarzes Lochs: Vom Röntgenlicht hell erleuchtet ist die Materiescheibe, die das Objekt umgibt. Vom Schwarzen Loch selbst entweichen geladene Teilchen und Gammablitze.

Kosmische Gammastrahlenblitze gehören zu den energiereichsten Ereignissen im Universum. Innerhalb weniger Sekunden können sie mehr Energie freisetzen als die Sonne im Verlauf ihres gesamten Daseins. Entsprechend extrem müssen die Prozesse sein, die solche Ausbrüche hervorrufen. Kollidierende Neutronensterne, deren Materie verschmilzt und zu einem Schwarzen Loch kollabiert, werden schon länger als eine Quelle für Gammablitze vermutet. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam haben zahlreiche Details zutage gefördert, die zu einem besseren Verständnis über den Ursprung der energiereichen Gammastrahlung führen.

Abhängig von ihrer Dauer unterscheiden die Astronomen zwischen mindestens zwei verschiedenen Arten von Gammablitzen. Etwa 70 Prozent der Ereignisse gehören zu den langen Gammablitzen, die - zum Teil deutlich - länger als zwei Sekunden dauern. Sie werden mit Supernovae vom Typ II in Verbindung gebracht, bei denen der Kern eines massereichen Sterns zu einem Neutronenstern oder Schwarzen Loch kollabiert. Etwa jeder dritte Gammastrahlenblitz dauert dagegen höchstens zwei Sekunden, mitunter auch nur Sekundenbruchteile. Als Ursache für diese kurzen Blitze vermuten die Forscher schon länger die Verschmelzung von zwei kompakten Sternleichen, also von zwei Neutronensternen, oder die Fusion von einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch.

Mit Computersimulationen dem Rätsel auf der Spur

Bei diesen Szenarien bleibt jeweils ein Schwarzes Loch zurück, das zunächst noch von einer dicken Materiescheibe umgeben ist. Allerdings reicht seine geballte Schwerkraft aus, diese Scheibe innerhalb von nur einer Sekunde zu verschlucken. Wenn dabei auch noch starke Magnetfelder im Spiel sind, kann ein heftiger Gammablitz die Folge sein. Das zeigten Computersimulationen, die vor zwei Jahren in Potsdam ausgeführt wurden. Die jüngsten numerischen Modellrechnungen haben nun eine weitere Einzelheit über das Erscheinungsbild kurzer Gammablitze zutage gefördert.

Seit einigen Jahren weiß man aus Beobachtungen, dass nach den Gammablitzen noch Röntgenstrahlung und sichtbares Licht auftreten. Der Ursprung dieses Nachglühens („Afterglow“) ist bislang allerdings rätselhaft geblieben. Schließlich kann aus einem Schwarzen Loch keine weitere Strahlung entweichen. Wie Riccardo Ciolfi und Daniel Siegel in den „Astrophysical Journal Letters“  berichten, ist es denkbar, dass die für die Aussendung der Röntgenstrahlung notwendige Energie bereits vor dem finalen Kollaps des bei der Verschmelzung entstehenden Neutronensterns freigesetzt wird, und damit vor der Emission der Gammablitze. Die Energie würde allerdings zunächst zwischengelagert.

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