Den Kosmos geröntgt

Nanjing (China) - Gammastrahlen-Ausbrüche gehören zu den energiereichsten Phänomenen im Kosmos. Innerhalb von Sekunden setzen sie mehr Energie frei als unsere Sonne in Milliarden von Jahren. Ihr Ursprung ist zwar noch unbekannt, so dass Astronomen weiter über die Ursachen spekulieren. Nun haben zwei chinesische Astronomen aber dank einer statistischen Analyse herausfinden können, dass zwischen dem Nachglühen von Gammastrahlen-Ausbrüchen und starken Ausbrüchen unserer Sonne gewisse Ähnlichkeiten bestehen. Dank ihrer Ergebnisse lassen sich die möglichen Ursachen besser einschränken, schreiben sie im Fachblatt „Nature Physics“. Auch wenn Ausbrüche unserer Sonne um viele Größenordnungen schwächer und ungefährlicher sind als Gammastrahlen-Ausbrüche, so werden beide doch häufig von Röntgenstrahlung begleitet, welche Sekunden bis Tage später einsetzt.

„Sowohl die Röntgenstrahlung der Sonne als auch diejenige von Gammastrahlen-Ausbrüchen zeigen statistische Gemeinsamkeiten“, berichtet Fa-Yin Wang von der Universität Nanjing. Die Forscher untersuchten sowohl Daten des Sonnenbeobachtungssatelliten Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI), der immer noch aktiv ist, sowie der Raumsonde SolarMax, die 1989 am Ende seiner Mission in der Erdatmosphäre verglühte. Insgesamt werteten sie über 14.000 Sonnenausbrüche – auch Flares genannt – aus. Diese verglichen sie mit 83 Gammastrahlen-Ausbrüchen, die das auf solche Ereignisse spezialisierte Weltraumteleskop Swift in den letzten acht Jahren geliefert hatte.

Die Messkurven für Energie, Dauer und Wartezeit bis zum Einsetzen der Röntgenstrahlung folgte jeweils einem ähnlichen Verlauf. Zwar liegen die absoluten Werte deutlich auseinander, denn beide Arten von Phänomenen sind um viele Größenordnungen getrennt. Die Form der Kurven zeigte allerdings überraschende Ähnlichkeiten. Die Wissenschaftler entwarfen deshalb ein statistisches Modell, um die Gemeinsamkeiten und Ähnlichkeiten zu erklären. Nach ihrer Analyse stammen die Röntgenstrahlen von der Sonne von ausgedehnten dreidimensionalen Magnetfeldern. Dies passt gut zu den bekannten Bildern von turbulenten Plasmaströmen, die bei starker Aktivität über die Sonne ziehen und etwa als Protuberanzen auftreten.

Zu ihrer Überraschung mussten die Forscher aber feststellen, dass bei den gigantischen Gammastrahlen-Ausbrüchen offensichtlich eindimensionale – also linienförmige – Strukturen die Ursache für die Röntgenstrahlung sind. Die meisten Astronomen gehen heute davon aus, dass Gammastrahlen-Ausbrüche durch die Verschmelzung von Neutronensternen ausgelöst werden oder dadurch, dass ein schwerer Stern zu einem Neutronenstern oder Schwarzen Loch kollabiert. Die später folgende Röntgenstrahlung muss also von einem Prozess stammen, der die freiwerdende extrem heiße Materie enorm bündelt. „Diese Materie könnte durch einen extrem schnell rotierenden Millisekunden-Pulsar mit ultrastarken Magnetfeldern angetrieben werden“, so Wang. Millisekunden-Pulsare sind Neutronensterne, deren Umdrehung nur Bruchteile von Sekunden dauert und die starke elektromagnetische Strahlung aussenden. Vielleicht sind aber auch Schwarze Löcher die Ursache, die sehr schnell sehr viel Materie angesaugt und dabei enorm starke Magnetfelder ausgeprägt haben.