Gewaltiger Gammablitz führt zu erstaunlicher Entdeckung im All
Am 7. März 2023 registrierte Fermi etwas Ungewöhnliches. Das Weltraumteleskop der NASA bemerkte einen außergewöhnlich starken Gammablitz (Gamma-Ray Burst – GRB). Astronomen nannten ihn GRB 230307A.
„Es ist schwer zu beschreiben, wie stark er war“, sagt Michael Fausnaugh vom MIT. Er ist einer der Forschenden, die GRB 230307A untersuchen: „In der Gammastrahlen-Astronomie zählt man üblicherweise einzelne Photonen. Aber hier kamen so viele Photonen an, dass die Sensoren die einzelnen Photonen nicht mehr auseinanderhalten konnten. Es ist so, als hätte die Anzeige den maximalen Anschlag erreicht.“
Der Gammablitz war der zweitstärkste, der jemals auf der Erde gemessen wurde. Außerdem dauerte er mit 200 Sekunden extrem lange. Ein Gammablitz wie dieser dauert normalerweise nicht länger als 2 Sekunden.
Dieser ungewöhnliche GRB weckte das Interesse von Astronom*innen auf der ganzen Welt. Sie arbeiteten zusammen, um den Ursprung des Gammablitzes zu finden.
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Ursprung per Triangulation zurückverfolgt
Weil der Gammablitz so stark war, wurde er von vielen Teleskopen auf der Erde wahrgenommen. Auch mehrere Satelliten in unserem Sonnensystem registrierten ihn. So konnte er mittels Triangulation zu seinem Ursprung zurückverfolgt werden. Dieser war im Südhimmel im Sternbild Tafelberg.
Mit dem Weltraumteleskop TESS, das gerade zufällig in Richtung des GRBs ausgerichtet war, als dieser registriert wurde, und dem Very Large Telescope (VLT) in Chile wurden Fortschritte gemacht. Bei den Beobachtungen wurde festgestellt, dass die Emissionen des Gammablitzes schnell von blauen zu roten Wellenlängen transformierten. Das ist ein typisches Muster für eine Kilonova.
Eine Kilonova wiederum ist ein deutliches Zeichen dafür, wenn 2 Neutronensterne zusammenstoßen. Kombiniert mit den anderen Daten, vermutete man jetzt: Dieser Gammablitz ist das Resultat von zusammenschmelzenden Neutronensternen.
Sterne wurden aus ihrer Galaxie rausgeschmissen
Jetzt wurde noch das James-Webb-Weltraumteleskop hinzugezogen. Dieses wurde auf den Ursprung des Gammablitzes gerichtet, der 900 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Da ist aber nicht das, was die Forschenden erwartet hatten. Anstatt eine Galaxie zu finden, war dort nur interstellarer Raum – also der „leere“ Bereich des Weltalls zwischen den Galaxien.
Allerdings konnte in ca. 120.000 Lichtjahren Entfernung eine Galaxie ausgemacht werden. Die Beobachtungen mit James Webb legen nahe, dass die 2 Neutronensterne ursprünglich aus dieser Galaxie kommen. Sie dürften dort ein binäres Sternensystem gebildet haben, also eines mit 2 „Sonnen“. Nachdem sie ihren Brennstoff verbraucht hatten, sind sie zu Neutronensternen kollabiert. Die dabei entstandenen Supernovae dürften eine so starke Kraft freigesetzt haben, dass die Sterne aus ihrer Galaxie geschleudert wurden.
Im interstellaren Raum sind sie dann langsam umeinander gekreist. Dies hat ein paar hundert Millionen Jahre gedauert, bevor sie schließlich kollabierten und verschmolzen. Dabei entstand der gewaltige Gammablitz.
Der Ursprung des Gammablitzes und die frühere Heimatgalaxie der Sterne
© A. Simonnet/NASA
Schwermetallfabrik im All
Mit den Beobachtungsinstrumenten von James Webb konnte noch mehr gefunden werden: Tellur. Dieses Schwermetall ist auf der Erde seltener als Platin, im Universum aber recht häufig anzutreffen.
Die Forschenden berechneten, dass die Fusion eine Menge an Tellur freigesetzt haben muss, die 300 Erdmassen entspricht. Das MIT nennt die Entdeckung deshalb eine „Schwermetallfabrik, 900 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt“.
Es wird vermutet, dass alle schwereren Elemente im Universum durch extreme Umstände kreiert wurden, wie etwa die Verschmelzung von Neutronensternen. Leichtere Elemente, wie Eisen, können von den meisten Sternen erzeugt werden. Die Entdeckung von Tellur an diesem Ort wird deshalb als weiteres Indiz gezählt, dass der Gammablitz das Resultat einer Fusion von Neutronensternen war.
Die Forschenden gehen davon aus, dass dank James Webb zukünftig mehr Fusionen von Neutronensternen entdeckt werden können. Die Kombination aus James Webb zusammen mit anderen Erd- und Weltraumteleskopen sei entscheidend dafür, diese extremen Explosionen im All weiter zu erforschen.