Stellarer Kollaps Ein Schwarzes Loch wird geboren
Am 4. Oktober des vergangenen Jahres waren Astronomen auf der ganzen Welt im Großeinsatz: Alarmiert von einem Späher im Orbit, dem "High-Energy Transient Explorer" der Nasa, verfielen die Forscher in hektische Aktivität. Fieberhaft versuchten sie, ihre optischen Teleskope innerhalb weniger Sekunden auf die vom Satelliten übermittelten Koordinaten zu richten - wenn die Observatorien das nicht ohnehin automatisch erledigten.
Ursache der globalen Aufregung war ein enormer Energieblitz, der unvermittelt am Himmel aufflackerte. Solche so genannten Gammastrahlenausbrüche sind nach dem Urknall die heftigsten kosmischen Explosionen - für einige Sekunden überstrahlen sie alles im Universum. Ihre Kurzlebigkeit verlangt den Beobachtern allerdings einiges ab: Wenn sie den Ursprung der rätselhaften Blitze klären wollen, müssen sie schnell zur Stelle sein.
Dank eines weltweiten Informationsnetzes gelang dies am 4. Oktober besser als je zuvor. Zwar verpassten die Astronomen den eigentlichen, aus extrem energiereichen Gammastrahlen bestehenden Blitz. Doch in Japan fing das robotische Automated Response Telescope (ART) als erste Beobachtungsstation schon nach 193 Sekunden das Nachleuchten des Ausbruchs ein, das über Monate im Röntgenbereich und im sichtbaren Licht andauerte.
Zwar hatten Wissenschaftler vorher schon oft den Abglanz von Gammablitzen verfolgt. Doch während bislang zwischen dem Alarm von "Hete", wie der Nasa-Späher kurz genannt wird, und den ersten optischen Eindrücken eine beträchtliche Lücke klaffte, gelang es beim Ausbruch mit dem Namen GRB021004 erstmals, die nahezu komplette Lichtkurve des kosmischen Großereignisses zu rekonstruieren - von den ersten Minuten bis Wochen nach der Zündung.
Die im Fachmagazin "Nature" veröffentlichten Ergebnisse stützen eine Theorie, die als Kollapsar-Modell bekannt ist. Demnach entstehen die Energieblitze, wenn der Kern eines Riesensterns unter seiner eigenen Last zu einem Schwarzen Loch kollabiert. "Wenn ein Gammastrahlenausbruch der Geburtsschrei eines Schwarzen Lochs ist", so Hauptautor Derek Fox vom California Institute of Technology, der die Explosion kurz nach dem ART beobachtet hatte, "dann hat uns 'Hete' einen Blick in den Kreißsaal erlaubt."
Hinweise darauf, dass die Forscher tatsächlich Zeugen eines solchen Schöpfungsaktes wurden, liefern die ersten Sekunden und Minuten der Licht- und Röntgenkurve von GRB021004. Entgegen den Erwartungen ließ die Strahlung des Ausbruchs, der sich mehrere Milliarden Lichtjahre entfernt ereignete, nur langsam nach. Sie schien sogar, angetrieben von einer unsichtbaren Kraft, nach über zwei Stunden noch einmal an Energie zu gewinnen.
Dieses vorher noch nie beobachtete Phänomen könnte bedeuten, dass die Astronomen die Explosionen aus der Frühzeit des Universums sogar unterschätzt haben. "Gammastrahlenausbrüche müssen sehr viel energiereicher sein, als wir bislang gedacht haben", gesteht George Ricker vom Massachusetts Institute of Technology, der dort für die "Hete"-Mission verantwortlich ist.
Ausgangsort des observierten Energieblitzes war, wie Fox und Kollegen vermuten, ein Stern von rund 15 Sonnenmassen. Nachdem der nukleare Brennstoff eines solchen Riesen erschöpft ist, so die Theorie, fehlt seinem Kern die nötige Energie, um die eigene Masse zu halten - er kollabiert, wie in dieser Größenklasse üblich, direkt zu einem Schwarzen Loch. Der Schlund im Zentrum des Sterns beginnt zwar sofort, Materie an sich zu ziehen. Doch an seinen Polen bilden sich zwei Teilchenströme, die der gewaltigen Anziehungskraft entkommen.
Diese so genannten Jets, die ein rotierendes Schwarzes Loch der Theorie zufolge von sich schleudert, pflanzen sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit im Sterneninnern fort, bis sie schließlich durch die Oberfläche brechen. Hochenergetische Kollisionen, die sich in den Partikelströmen ereignen, sehen Beobachter in Richtung der Jets als Gammablitz. Das Nachleuchten entsteht durch starke Schockwellen, die nach außen und innen laufen und dabei Materie zum Strahlen bringen.
Ob dieses Entstehungsszenario wirklich stimmt und möglicherweise sogar auf einen größeren Teil der fast täglich registrierten Gammablitze zutrifft, sollen weitere Beobachtungen zeigen. Zur genaueren Erkundung der rätselhaften Ausbrüche will die Nasa im kommenden Dezember den Satelliten "Swift" in die Erdumlaufbahn schießen: Der "Hete"-Nachfolger soll die fernen Explosionen nicht nur melden, sondern vom Orbit aus im sichtbaren und ultravioletten Licht sowie im Röntgenbereich verfolgen.
