Gammastrahlenausbruch passt nicht ins Schema

…mit “kurzen” Eigenschaften

Stattdessen zeigte dieser lange Gammastrahlenausbruch bemerkenswerte Parallelen zur zweiten Klasse dieser Ereignisse: Ähnlich wie die typischen kurzen Gammastrahlenausbrüche lag der Ursprungsort der Strahlung nicht in dem dicht mit Sternen bevölkerten und von aktiver Sternbildung geprägten Zentrum der Galaxie, sondern an ihrem Außenrand – dort, wo die meisten massereichen Sterne längst zu Neutronensternen und Schwarzen Löchern geworden sind. Zudem konnten optische Aufnahmen dieser Region keine Spur einer Supernova oder eines massereichen Vorgängersterns in diesem Gebiet finden, wie die Astronomen berichten. “Der Ursprungsort des GRB und die Eigenschaften seiner Wirtsgalaxie liefern damit indirekte Belege dafür, dass dieses Ereignis auf einen anderen Urheber zurückgehen muss als einen kollabierenden massereichen Stern”, konstatieren Troja und ihre Kollegen. Hinzu kommt: Im Nachglühen des Ausbruchs wiesen die Forschungsteams einen auffälligen Überschuss an Nahinfrarotstrahlung im Verhältnis zum sichtbaren Licht nach. Dies jedoch gilt als typisch für eine Kilonova – eine Explosion durch die Kollision von zwei Neutronensternen. Denn dabei absorbieren die von der Kilonova freigesetzten schweren Elemente Teile des sichtbaren Lichts und erzeugen so das Ungleichgewicht.

GRB 211211A ist damit eine ungewöhnliche Mischform: Der Ausbruch zeigt viele Merkmale eines kurzen Gammastrahlenausbruchs, ist aber gleichzeitig eigentlich zu lang, um von zwei kollidierenden Neutronensternen zu stammen. Denn diese besitzen gängiger Annahme nach zu wenig Masse und Material, um länger andauernde Ausbrüche zu erzeugen. Das wirft die Frage auf, was die Ursache dieses hybriden Gammastrahlenausbruchs war. In dieser Frage sind sich die Astronomen nicht ganz einig. Die Teams um Troja und Rastinejad kommen unabhängig voneinander zu dem Schluss, dass es sich bei GRB 211211A trotzdem um eine Kilonova gehandelt haben muss – die Verschmelzung von zwei Neutronensternen oder einem Neutronenstern mit einem Schwarzen Loch. Dabei könnte ein besonders starker Jet aus stark beschleunigten Teilchen entstanden sein, der die länger anhaltende Strahlung erklärt.

Das Team um Bin-Bin Zhang von der Nanjing Universität in China vermutet als Ursache dagegen die Kollision eines stark magnetisierten Neutronensterns mit einem Weißen Zwerg. Bei einer solchen Verschmelzung würde der leichtere Weiße Zwerg zerrissen und es entstünde eine große Akkretionsscheibe aus schnell rotierendem Plasma. Dieses Material kombiniert mit den starken Magnetfeldern des Proto-Magnetars könnte erklären, warum die Gammastrahlung so ungewöhnlich lang anhielt, so die Astronomen. Die Beteiligung eines solchen Proto-Magnetars halten auch andere Forscher für möglich. Doch bisher lässt sich keine dieser Hypothesen eindeutig bestätigen oder widerlegen – auch weil ein entscheidendes Instrument fehlte: Keiner der irdischen Gravitationswellendetektoren war zum Zeitpunkt dieses Gammastrahlenausbruchs aktiv. Wenn GRB 211211A aber tatsächlich auf die Verschmelzung zweier Neutronensterne oder ähnlich kompakter Objekte zurückging, hätte dies Gravitationswellen freisetzen müssen, die diese Observatorien wegen der vergleichsweise geringen Entfernung des Ereignisses in jedem Falle hätten detektieren müssen. Den Astronomen bleibt nun nur die Hoffnung, dass LIGO, Virgo und Co beim nächsten Rätselausbruch dieser Art parat stehen.

Quelle: Nature, Eleonora Troja (University of Rome) et al., doi: 10.1038/s41586-022-05327-3; Jillian Rastinejad (Northwestern University, Evanston) et al., doi: 10.1038/s41586-022-05390-w; Bin-Bin Zhang (Nanjing University, China) et al., doi: 10.1038/s41586-022-05403-8; Benjamin Gompertz (University of Birmingham, UK) et al., doi: 10.1038/s41550-022-01819-4