Von Patrick Illinger

Dass es in den Tiefen des Weltalls regelmäßig zu extremen Energieausbrüchen kommt, beobachten Astronomen seit einigen Jahrzehnten. Sogenannte Gamma-Blitze sind hierbei ein besonders spektakuläres Phänomen. So wie das sichtbare Licht bestehen sie aus elektromagnetischer Strahlung, allerdings mit viel höherer Energie. Nach wenigen Minuten klingen sie wieder ab. Jetzt hat ein Teleskop auf der Kanareninsel La Palma den stärksten je entdeckten Gamma-Blitz im All gemessen. Zugleich wurde der Energieausbruch, mit zuvor unerreichter Präzision von einem bodengestützten Observatorium untersucht. Bisher war die Beobachtung von Gamma-Blitzen vor allem Weltraumteleskopen im Erdorbit vorbehalten.

Die Messung des Gammablitzes "GRB 190114c" mit dem "Magic"-Observatorium auf La Palma hat nun gezeigt, dass die Photonen eines solchen Ausbruchs eine Energie von mehr als einer Billion Elektronenvolt erreichen. Das entspricht einem geladenen Teilchen, das durch eine elektrische Spannung von 1000.000.000.000 Volt beschleunigt wurde. Zum Vergleich: Die Photonen von sichtbaren Licht haben Energien von einem bis drei Elektronenvolt. Im aktuellen Fall wurde der Energieausbruch zunächst von den Nasa-Satelliten "Swift" und "Fermi" gesichtet. Diese schickten nach nur 22 Sekunden einen automatischen Alarm an mehrere Observatorien auf dem Erdboden. Unter diesen war auch das aus zwei Teleskopschüsseln bestehende "Magic" auf La Palma, deren Spiegel jeweils einen Durchmesser von 17 Metern haben. Die riesigen, 64 Tonnen schweren Teleskopschüsseln wendeten sich in weniger als einer halben Minute dem Himmelsbereich mit dem Gammablitz zu. Dadurch konnte das Ereignis mit im Detail untersucht werden.

Die Energie entspricht einem Teilchen, das mit 1000.000.000.000 Volt beschleunigt wurde

Gammablitze von der Erde aus anzupeilen ist kompliziert. "Diese Objekte können jederzeit irgendwo am Himmel aufleuchten - und rasch wieder verschwinden", erklärt Razmik Mirzoyan vom Max-Planck-Institut für Physik und Sprecher des MAGIC-Forschungsverbundes. Im aktuellen Fall haben fast zwei Dutzend weitere Teleskope weltweit das Ereignis beobachtet. Dadurch konnte errechnet werden, dass GRB190114c von einer etwa 4,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie ausgesendet wurde. Doch wie genau diese extremen Energieausbrüche im All entstehen, ist auch 50 Jahre nach ihrer ersten Beobachtung ein Rätsel. Der aktuelle Blitz und insbesondere dessen Abklingen konnte mit den Magic-Teleskopen so genau gemessen werden, dass sich Astrophysiker nun neue Erkenntnisse über den Entstehungsmechanismus erhoffen.

Hinter der nun beobachteten und in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" beschriebenen Rekordstrahlung muss ein ganz besonderer Motor stecken. Forscher vermuten eine komplexe Energieübertragung von superschnellen Elektronen auf Photonen. Die geladenen Elektronen müssen dabei von enormen elektrischen Spannungen und Magnetfeldern bewegt werden, um Photonen zu erzeugen, die mit einer Billion Elektronenvolt durch das halbe Universum schießen.

Rund 30 Sekunden lang war das Nachglühen des Gammablitzes GRB190114c mehr als hundertmal so stark wie der gesamte Krebsnebel. Doch schon nach einer halben Stunde konnte das Magic-Observatorium keine Emissionen mehr messen.