Die Geburt eines Schwarzen Lochs

Die linke Karte zeigt den Himmel vor den Gammastrahlen; die rechte Karte zeigt den Himmel 30 Minuten danach. Bildrechte: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Wir wissen schon so einiges über Schwarze Löcher. Die dichten Überreste toter Sterne liegen im Zentrum von Galaxien, deren gravitativer Sog so stark ist, dass nicht einmal Licht vor ihnen flüchten kann. Trotzdem haben Astronomen noch nie das Entstehen eines Schwarzen Loches beobachten können. Wissenschaftlern bleibt meist nur übrig sich mit den Nachwirkungen zu befassen. Bis jetzt. Nun stellte sich heraus, dass ein sehr helles Licht, dass am 27.April gesehen wurde, tatsächlich ein sich formierendes Schwarzes Loch war. Es heißt GRB 130427A und gilt schon jetzt als wichtiger Moment in der Astronomie.

Es mag vielleicht gegen unsere Intuition sein, aber der Tod eines Sternes ist ein dramatisches und energiereiches Ereignis. Wenn ein Stern altert, bedeutet dies, dass der Kern des Sternes, der ihn für Millionen von Jahren am Leben gehalten hat, keinen Treibstoff mehr hat. Das bringt den Stern dazu, zusammenzubrechen und die Implosion löst eine Schockwelle aus, die seine äußeren Schichten explodieren lässt. Das Ergebnis ist eine helle Supernova, die Astronomen von der Erde aus über Jahrhunderte immer wieder gelegentlich beobachten konnten. 

Gleichzeitig spuckt der sterbende Stern Licht und Gammastrahlen aus, und sein Kern immer kleiner und dichter. Der Anstieg der Dichte lässt die Anziehungskraft so stark werden, dass nichts davor flüchten kann—nicht einmal mehr Licht. Die Grenze des neuen Schwarzen Loches, wo die Fluchtgeschwindigkeit schneller als das Licht ist, wird Ereignishorizont genannt. Alles was hinter dieser Grenze passiert, wird uns für immer verborgen bleiben.

Diese Aufnahmen sind die erste ihrer Art von dem Tod eines Sternes und der Geburt eines Schwarzen Loches. Noch nie zuvor wurden Gammastrahlen und die damit assoziierten Supernova Explosionen zur gleichen Zeit gemessen.

Diese Illustration von Gammastrahlen zeigt einen sterbenden Stern, der so ein Schwarzes Loch formt. Bildrechte: NASA’s Goddard Space Flight Center

NASAs Fermi Gammastrahlen Teleskop und die Swift Gammastrahlen Mission waren die ersten, die die Signale aufnahmen die Observatorien alarmierten. Das RAPTOR Project in Los Alamos, New Mexiko, tat was es als Rapid Telescope for Optical Response tun musste und reagierte umgehend. Das System überwacht den Himmel auf optische Ereignisse, wie Blitze entfernter Sterne, und fokussierte sich schnell auf die Explosion und zeichnete das Phänomen auf. Das optische Licht erreichte die Stärke 7 auf der Skala für die Helligkeit astronomischer Ereignisse und war von der Erde mit einem einfachen Fernglas sichtbar. Die optischen Messungen wurden schließlich noch durch Gammastrahlen-Informationen, die von Fermi, Swift und NASAs NuSTAR gesammelt wurden, komplettiert.

Die Explosion war mächtiger als alles andere, was Astronomen jemals gesehen haben. Das Fermis Teleskop verzeichnete den höchsten Energiewert von Gammastrahlen, die jemals, bei einem solchen Ereignis, gemessen wurden. Der GeV Wert war so größer, als was Astronomen bisher theoretisch für möglich gehalten hatten. Als die Gammastrahlen zurückgingen, verschwand auch das optische Licht, und hinterließ ein Nachglühen, dass sterbendem Feuer ähnelt. Ein weiterer Vorgang, den Astronomen noch nie zuvor gesehen hatten.

Es ist das Spektrum verschiedener Datentypen—Röntgenstrahlung, und Gamma-, sowie optische Strahlung—, welches die Wissenschaftler so begeistert. Auch wenn Astronomen sich jetzt erst richtig in die Daten vertiefen müssen, schon die vorläufige Ergebnisse stellen einige Annahmen über das Universum in Frage. Alleine das Ausmaß der Helligkeit ist schon äußerst überraschend. Da der GRB 130427A so viel heller und mächtiger war als alles was Astronomen bisher für möglich hielten, sind die Wissenschaftler gezwungen, bereits existierende Theorien zu überdenken. Auch die seit langem etablierte Theorie, dass das Licht einer Supernova ausschließlich internen Stoßwellen entspringt, wird in Frage gestellt. GRB 130427A deutet darauf hin, dass auch externe Kräfte eine Rolle spielen könnten.

Es ist noch zu früh, um festzustellen, wie weitreichend diese Daten und Befunde unser bisheriges Wissen über das Universum transformieren könnten. Aber es ist ziemlich wahrscheinlich, dass wir nicht das letzte Mal von GRB 130427A gehört haben werden.