Die hellsten Explosionen im Universum Überraschung im Gammastrahlenausbruch
Düsseldorf · Astronomen haben das nur kurz aufblitzende, helle Licht eines fernen Gammastrahlenausbruchs genutzt, um die chemische Zusammensetzung weit entfernter Galaxien zu untersuchen. Dabei erlebten sie eine Überraschung. Gammastrahlenausbrüche sind die hellsten Explosionen im Universum.
Schwarze Löcher, ferne Galaxien, explodierende Sonnen
Entdeckt werden sie zumeist von Satellitenobservatorien, die den anfänglichen, kurzen Ausbruch von Gammastrahlung registrieren.
Anschließend richten die Astronomen unverzüglich auch erdgebundene Teleskope auf die entsprechende Himmelsposition, um das Nachleuchten des Ausbruchs im sichtbaren und infraroten Spektralbereich zu beobachten, das einige Stunden bis Tage lang anhält.
Der Gammastrahlenausbruch mit dem Kürzel GRB 090323, wurde zuerst vom Gammastrahlen-Weltraumobservatorium Fermi der NASA entdeckt. Bereits einen Tag nach der Explosion konnte der Ausbruch dann sehr detailliert mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in VChile untersucht werden.
Zustand vor etwa 12 Milliarden Jahren
Die VLT-Beobachtungen zeigen, dass das helle Licht des Gammastrahlenausbruchs sowohl die Galaxie, in der der Ausbruch stattfand, als auch eine weitere, in der Nähe der ersten befindliche Galaxie durchquert hat.
Diese Galaxien sehen wir heute so, wie ihr Zustand vor etwa 12 Milliarden Jahren war. Derart weit entfernte Galaxien werden nur selten vom Licht eines Gammastrahlenausbruchs durchleuchtet.
Während das Licht des Gammastrahlenausbruchs die Galaxien durchquerte, wirkte das Gas in den Galaxien wie ein Filter und absorbierte Licht bei ganz bestimmten Wellenlängen. Ohne den Gammastrahlenausbruch wären diese lichtschwachen Galaxien unsichtbar geblieben.
Bisher völlig undenkbar
Indem die Astronomen die verräterischen Fingerabdrücke untersuchten, die verschiedene chemische Elemente im Licht des Ausbruchs hinterließen, waren sie in der Lage, die chemische Zusammensetzung des kühlen Gases in diesen weit entfernten Galaxien zu analysieren. So konnten sie herausfinden, wie stark die Galaxien bereits mit schweren Elementen angereichert waren.
Allgemein erwartet man, dass Galaxien im frühen Universum weniger schwere Elemente enthalten als heutige Galaxien (wie zum Beispiel unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße). Die schweren Elemente werden während des Lebens und Sterbens von Sternen mehrerer Generationen produziert, und reichern sich so nach und nach im Gas der Galaxien an.
Astronomen sind daher in der Lage, anhand der chemischen Anreicherung von Galaxien festzustellen, wie weit diese Galaxien in ihrer Entwicklung fortgeschritten sind.
Die neuen Beobachtungen zeigen nun aber überraschenderweise, dass manche Galaxien schon weniger als zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall sehr reich an schweren Elementen gewesen sind. Das erschien bis dahin völlig undenkbar.
Rasend schnelle Sternenproduktion
Um das kühle Gas so stark und schnell anzureichern, müssen sich in dem neu entdeckten Galaxienpaar rasend schnell neue Sterne bilden.
Da die beiden Galaxien sehr nahe beieinander liegen, verschmelzen sie möglicherweise gerade miteinander. In den Gaswolken, die dabei miteinander kollidieren, sollten erheblich mehr Sterne entstehen als in normalen Galaxien.
Die neuen Ergebnisse stützen auch die These, dass Gammastrahlenausbrüche im Zusammenhang mit der schnellen Entstehung vieler massereicher Sterne stehen. Die rapide Entstehung von Sternen in solchen Galaxien könnte bereits früh in der Geschichte des Universums wieder abgeklungen sein.
Heute, zwölf Milliarden Jahre später, würden die Überreste dieser Galaxien lediglich noch eine große Zahl von Sternleichen enthalten, etwa Schwarze Löcher und viele kühle Zwergsterne. Eine solche Population von "toten Galaxien", die nur noch ein Schatten ihrer eigenen, gleißend hellen Vergangenheit sind, wäre heute nur sehr schwer nachzuweisen.
