Forscher ergründen Geheimnisse von Gammablitzen

Sie blitzen mit mehr Energie auf als unsere Sonne in Milliarden von Jahren ausstösst: Gammablitze sind ein rätselhaftes Phänomen im Universum. Schweizer Forschende haben mehrere dieser Blitze aufgezeichnet und analysiert, um ihr Geheimnis zu ergründen.

In den Tiefen des Alls blitzt es. Binnen Sekunden entladen sich riesige Mengen an Energie. Rund einmal am Tag beobachten Forschende solche Gammastrahlungs-Blitze. Wie sie entstehen, ist noch nicht geklärt, obwohl es mehrere Theorien dazu gibt.

Um ihre Herkunft und Eigenschaften besser zu verstehen, haben Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der Universität Genf mit Kollegen aus China und Polen mehrere Dutzend Gammablitze aufgezeichnet und die fünf hellsten genauer analysiert.

Der Fokus der Wissenschaftler lag dabei auf einer bestimmten Eigenschaft des ausgesendeten Lichts: dem Polarisationsgrad. Das bedeutet, wie «geordnet» die Lichtwellen sind, also ob sie alle parallel schwingen und somit stark polarisiert sind, oder alle in unterschiedlichen Winkeln zueinander schwingen und somit gar nicht polarisiert sind, oder etwas dazwischen. Der Polarisationsgrad wiederum erlaubt Rückschlüsse auf den Ursprung der Gammablitze.

Das Ergebnis überraschte: Die Lichtwellen sind nämlich sowohl chaotisch als auch geordnet, wie die Forschenden im Fachblatt «Nature Astronomy» berichten. Analysiere man einen Gammablitz als ganzes, habe er einen geringen Polarisationsgrad, liess sich Merlin Kole von der Universität Genf am Montag in einer Mitteilung seiner Hochschule zitieren. Die Lichtwellen schienen also ungeordnet in alle möglichen Richtungen zu schwingen.

Als die Wissenschaftler jedoch einen neun Sekunden langen Blitz in Zeitfenster von je zwei Sekunden teilten, bemerkten sie, dass die Lichtwellen innerhalb jedes Fensters parallel schwingen, also polarisiert sind, aber die Schwingungsrichtung sich von Zeitfenster zu Zeitfenster ändert. Dadurch kommt das chaotische Gesamtbild zustande.

Die verschiedenen Theorien zur Entstehung von Gammablitzen führen zu verschiedenen Vorhersagen bezüglich ihres Polarisationsgrads. Als Ursprung komme beispielsweise der Kollaps eines massereichen Sterns zu einem Schwarzen Loch in Frage, schrieb das PSI.

Auch das Verschmelzen zweier Neutronensterne oder andere ähnlich energie- und massereiche Vorgänge könnten Grund für die Gammablitze sein. «Dank unserer Daten werden sich wohl manche dieser Theorien zu den Ursprungsmechanismen ausschliessen lassen», so Wojciech Hajdas vom PSI.