Garching – Astronomen sind den Ursachen für einen ungewöhnlich lang andauernden Gammablitze auf die Spur gekommen. Die Beobachtungen zeigten, dass die dem Phänomen zugrunde liegende Supernova nicht wie erwartet von radioaktivem Zerfall, sondern stattdessen durch ein abklingendes, sehr starkes Magnetfeld um ein exotisches Objekt angetrieben wurde, das als Magnetar bezeichnet wird.

Gammastrahlenausbrüche (kurz "GRBs", vom englischen Begriff "Gamma Ray Bursts") sind eine der möglichen Folgen, die mit den größten Explosionen in Verbindung gebracht werden, die man im Universum kennt. Für gewöhnlich dauern GRBs nur ein paar Sekunnden, in ganz seltenen Fällen jedoch hält die Gammastrahlung für Stunden an. Ein solch besonders lang dauernder GRB wurde am 9. Dezember 2011 vom Swift-Satelliten erspäht und erhielt die Bezeichnung GRB 111209A. Dabei handelte es sich sowohl um einen der längsten als auch um einen der hellsten GRBs, die je beobachtet wurden.

Als das Nachleuchten dieses Ausbruchs langsam abklang, nahm man ihn sowohl mit dem GROND-Instrument am MPG/ESO-2,2-Meter-Teleskop auf La Silla als auch dem X-Shooter-Spektrografen des Very Large Telescope (VLT) am Paranal genauer unter die Lupe. Was man fand, war charakteristisch für eine Supernova und so gab man ihr später den Namen SN 2011kl. Es war das erste Mal überhaupt, dass man eine Supernova mit einem sehr lang andauernden GRB in Verbindung bringen konnte.

Seltener Ausbruch mit speziellem Hintergrund

Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Erstautor der "Nature"-Studie, in der die neuen Ergebnisse präsentiert werden, erklärt: "Da auf 10.000 bis 100.000 Supernovae nur etwa ein langanhaltender Gammastrahlenausbruch kommt, muss der Stern, der explodiert ist, irgendwie besonders sein. Bislang sind wir immer davon ausgegangen, dass diese GRBs von sehr massereichen Sternen – mit etwa dem 50-fachen der Sonnenmasse – stammen und dass sie die Entstehung eines Schwarzen Lochs signalisieren. Unsere neuen Beobachtungen der Supernova SN 2011kl, die nach dem GRB 111209A entdeckt wurde, ändern jetzt allerdings dieses Paradigma für GRBs von sehr langer Dauer."

Im bevorzugten Szenario des Kollapses eines massereichen Sterns (manchmal auch als Kollapsar bezeichnet) nimmt man an, dass der mehrere Wochen andauernde Ausbruch optischer und infraroter Strahlung aus der Supernova vom Zerfall von radioaktivem Nickel-56 herrührt, das in der Explosion entstanden ist. Aber im Fall von GRB 111209A zeigten die kombinierten Beobachtungen mit GROND und dem VLT zum ersten Mal eindeutig, dass dies nicht der Fall sein kann.

Die stärksten magnetisierten Objekte im Universum

Die einzige Erklärung, die zu den Beobachtungen der Supernova passte, die auf GRB 111209A folgte, war die, dass sie von einem Magnetar angetrieben wurde – einem winzig kleinen Neutronenstern, der sich hunderte Male pro Sekunde um die eigene Achse dreht und ein Magnetfeld aufweist, das deutlich stärker ist als jenes herkömmlicher Neutronensterne, die auch als Radiopulsare bekannt sind. Man geht davon aus, dass Magnetare die am stärksten magnetisierten Objekte im bekannten Universum sind. Es war das erste Mal, dass solch ein eindeutiger Zusammenhang zwischen einer Supernova und einem Magnetar beobachtbar gewesen ist.

Paolo Mazzali, Koautor der Studie, erklärt über die Bedeutung der neuen Erkentnisse: "Die neuen Ergebnisse liefern hervorragende Belege für einen unerwarteten Zusammenhang zwischen GRBs, sehr hellen Supernovae und Magnetaren. Der Fall von SN 2011kl/GRB 111209A zwingt uns, eine Alternative zu dem Szenario des Kollapsars in Erwägung zu ziehen. Diese Ergebnisse bringen uns einen großen Schritt weiter in Richtung eines neuen und klareren Bildes hinsichtlich der Funktionsweise von GRBs", fasst Jochen Greiner zusammen." (red, 11.7.2015)