Science
22.01.2015

Einzelne Gammastrahler in Nachbar-Galaxie entdeckt

Wissenschafter beobachteten drei Gammastrahlen-Quellen in der Großen Magellanschen Wolke. Kosmische Gammastrahlenquellen zählen zu den wildesten und unverstandenen Mechanismen im Universum.

Mithilfe der H.E.S.S.-Teleskope in Namibia haben Forscher erstmals einzelne solcher energiereicher Gammastrahler außerhalb unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, entdeckt, berichten die Wissenschafter, darunter Innsbrucker Astroteilchenphysiker um Olaf Reimer, im Fachjournal „Science“.

Sehr energiereiche Gammastrahlen stammen von natürlichen kosmischen Teilchenbeschleunigern wie Neutronensternen, Supernovae genannten Explosionen von massereichen Sternen und von aktiven Galaxienkernen. Bisher kennt man rund 150 derartige kosmische Gammaquellen - etwa die Hälfte davon aus der Milchstraße, die andere Hälfte extragalaktisch. Einzelne Objekte, die im Gammastrahlen-Bereich leuchten, kannte man bisher aber nur aus unserer Heimatgalaxie, sagte Reimer gegenüber der APA.

Mithilfe des weltgrößten Gammastrahlen-Teleskops H.E.S.S. wurden nun in der Großen Magellanschen Wolke und damit außerhalb unserer Galaxie einzelne Quellen dieser hochenergetischen Strahlung entdeckt. Dabei ist die Gammastrahlung nicht direkt zu sehen. Vielmehr beobachten die mittlerweile fünf Teleskope von H.E.S.S. das sogenannte Tscherenkow-Licht. Diese schwachen, bläulichen und extrem kurzen Lichtblitze entstehen, wenn die Gammastrahlen in der Erdatmosphäre auf Luftmoleküle stoßen und dabei unzählige weitere Teilchen erzeugen. Diese verursachen dann die Leuchteffekte.

Österreich im internationalen Konsortium

Vor sechs Jahren ist Österreich dem internationalen Konsortium beigetreten, das die Teleskope seit 2002 betreibt. H.E.S.S. steht für „High Energy Stereoscopic System“ und ist eine Hommage an den österreichischen Physiker Victor Franz Hess (1883-1964), der 1912 die Kosmische Strahlung entdeckt und 1936 dafür den Nobelpreis erhalten hat.

In der 170.000 Lichtjahre entfernten Großen Magellanschen Wolke werden in sehr rascher Folge neue, massereiche Sterne gebildet, gleichzeitig treten Supernovae im Vergleich zur Milchstraße fünfmal so häufig auf. Aus diesem Grund haben die Wissenschafter das größte Sternenentstehungsgebiet der Galaxie, den Tarantel-Nebel, insgesamt 210 Stunden lang beobachtet. Sie konnten dabei drei verschiedene energiereiche Gammastrahler entdecken: einen extrem hellen Pulsarwind-Nebel, den hellen Überrest ein Supernova und eine sogenannte Superblase.

Überraschungen

Die Beobachtungen boten einige Überraschungen. So wurde mit der Superblase eine völlig neue Gammastrahlenquelle entdeckt. Solche riesige Gasblasen werden beispielsweise von mehreren Supernovae gebildet. Dass einzelne Sternexplosionen im Gamma-Bereich leuchten, ist bekannt. Neu ist allerdings, dass es offensichtlich auch zu einem kollektiven Phänomen kommen kann und nicht nur Einzelobjekte, sondern auch eine Riesenblase Teilchen auf so hohe Energien beschleunigen kann, dass diese Gammastrahlen aussenden.

Anders als erwartet verhält sich der Supernova-Überrest N 132D, der den Astronomen aus dem Radio- und Infrarotbereich bereits gut bekannt ist. Obwohl dieser Explosionsrest zwischen 2.500 und 6.000 Jahre alt ist, sendet er immer noch hochenergetische Gammastrahlen aus, und zwar heller als die stärksten Supernova-Überreste in unserer eigenen Galaxie. Dies bestätige Indizien aus früheren H.E.S.S.-Beobachtungen, wonach „Supernova-Überreste offenbar Teilchen über längere Zeiträume als bisher erwartet zu höchsten Energien beschleunigen können“, so Reimer.
Enttäuschend verlief dagegen die Beobachtung des Supernova-Überrests SN 1987A. Die Sternenexplosion ereignete sich vor knapp 28 Jahren, ist im Gammalicht aber noch immer nicht sichtbar. „Hier sind die Modelle wohl zu optimistisch“, so Reimer.