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Gammastrahlenblitz, Gammablitze

Gammastrahlenblitze - kurz Gammablitze (Gamma Ray Bursts) - sind  Energieausbrüche im Universum von relativ kurzer Dauer und von riesigen Ausmaßen, bei denen große Mengen an Gammastrahlung und Röntgenstrahlung freigesetzt wird. Ihre Dauer reicht von Sekunden und Bruchteilen davon bis zu einigen Minuten. Derartige Gammastrahlenblitze sind die energiereichsten Ereignisse im Kosmos überhaupt. Jeden Tag kann im Mittel auf der Erde ein derartiges Ereignis gemessen werden - meist aus riesigen Entfernungen und daher hier nur mit einer extrem geringen Energie bzw. Intensität.

 

Erste Beobachtung
Im Zuge des Abkommens von 1963, Kernwaffen nicht mehr oberirdisch zu testen, wurden Überwachungsatelliten im Orbit stationiert. Dabei registrierte der amerikanischen Vela-Satellit am 2. Juli 1967 intensive Gammenstrahlung. Der erste Verdacht war, dass die Sowjets entgegen der Verträge doch oberirdisch eine Kernwaffe getestet hatten. Da das Signal aber aus Richtung des Mondes kam, musste diese Vermutung fallen gelassen werden. Aber erst 1973 konnten Wissenschaftler des Los Alamos National Laboratory im US-Bundesstaat in New Mexico beweisen, dass diese Strahlung aus den Tiefen des Weltraums gekommen sein musste.

Ursachen, Entstehung
Mittlerweile ist man davon überzeugt, dass diese Gammastrahlung dadurch entsteht, dass Sterne mit etwa 15 und mehr Sonnenmassen eine so genannte Hypernova bilden, bei denen ihr Kernbereich zu einem sehr schnell rotierenden Schwarzen Loch kollabiert ist. Das dabei herausgeschleuderte Gas rotiert dabei in einer Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch herum und heizt sich beim Einfall in das schwarze Loch so stark auf,  dass "Gasjets" ausgestoßen werden, die dann zu den Gammablitzen führen. Dabei wird die Strahlung aber nicht in alle Richtungen abgestrahlt sondern in einem nur wenige Grad breitem "Kegel" in zwei Richtungen. Diese Strahlenquellen sind für die etwas länger andauernden Blitze von bis zu 1.000 Sekunden Dauer verantwortlich.
Eine weitere Quelle für Gammablitze können beim Verschmelzen von zwei Neutronensternen entstehen, diese Blitze sind im Bereich von Sekunden und Bruchteilen davon.
Obwohl die Theoretiker schon bald nach dem Auftreten des Gammablitzes davon überzeugt waren, dass er im Zusammenhang mit der Entstehung einer Supernova stehen musste, gelang es jedoch erst im Jahr 1997, einen Gammastrahlenausbruch messtechnisch direkt in Verbindung mit einer besonders massereichen Supernova zu bringen. Dies gelang mit Hilfe des Forschungsatelliten High Energy Transient Explorer (HETE), der als Quelle eines Gammablitzes den Kollaps eines Sterns mit der 15-fachen Sonnenmasse zu einer Supernova beobachtete.
Am 27. Dezember 2004 wurde die Erde von einem Gamma- und Röntgenstrahlenblitz getroffen, der von verschmelzenden Neutronensternen während einer Zeitdauer von nur 0,2 Sekunden ausgesandt worden war. Dieser Gammablitz, der uns aus einer Entfernung von rund 50.0000 Lichtjahren traf, war das bisher energiereichste Ereignis, das außerhalb unserer Milchstraße gemessen wurde. 

Wirkungen auf die Erde
Man vermutet, dass das massenhafte Artensterben vor ca. 443 Millionen Jahren auf einen derartigen Gammablitz zurückzuführen ist, der aus unserer Milchstraße entstammte. Und auch das Aussterben zahlreicher Tiere - wie der Saurier - vor ca. 60 Mio. Jahren könnte auf einen Gammablitz zurückzuführen sein und möglicherweise nicht auf einen Asterioteneinschlag - so wie bisher angenommen. 
Die die Erde fast täglich treffenden Blitze entstammen aber aus Quellen in so großen Entfernungen, dass sie hier nur mit Hilfe von Präzionsmessgeräten nachgewiesen werden können und daher ansonsten keinerlei Folgen haben. 
Ein Gammablitz, der aus einer Quelle stammen würde, die weniger als ca. 3.000 bis 8.000 Lichtjahre entfernt ist, würde auf der Erde zu einem erheblichen Artensterben führen und auch die Menschen betreffen. Weniger durch die unmittelbare Strahlenwirkung als vielmehr durch das Entstehen giftiger Substanzen in der Erdatmoshäre - wie z.B. von Stickstoffoxiden (NO2 oder HNO3). Außerdem würden große Teile der Ozonschicht zerstört und die Erde wäre damit ungeschützt dem Einfluss von UV-Strahlung ausgesetzt . Die Strahlenwirkungen würden natürlich direkt nur die der Strahlung zugewandten Teile der Erde betreffen, da die Strahlung nur unwesentlich in die Erdoberfläche eindringen und sie auf keinen Fall durchdringen würde. Aber die Störungen der Erdatmosphäre würden sich natürlich über die gesamte Erde ausbreiten und u.a. neben der dann nahezu ungeschwächt auftreffenden UV-Strahlung auch zu einer erheblichen und länger andauernden Abkühlung führen.
Die Modellrechnung für einen "Standard-Gammastrahlenblitzes" ergäbe eine Leistung von 1044 Watt, bei einer Dauer von 10 Sekunden. Sofern eine derartige Strahlenquelle 6.000 Lichtjahre von der Erde entfernt wäre, so würden  100.000 Joule pro m2 Energie auf der Erdoberfläche auftreffen. Zum Vergleich: Von der Sonne treffen pro m2 und Sekunde 1.367 Joule bei einem senkrechten Einfall auf die Erdoberfläche (Solarkonstante) - allerdings besteht diese Strahlung kaum aus Gammastrahlung sondern vor allem aus Infrarotlicht, UV- Strahlung und sichtbarem Licht. Derartige Gammablitze können entweder durch das Zusammentreffen von zwei Neutronensternen entstehen oder aber bei der Explosion eines sehr schnell rotierenden und massereichen Sterns zu einer Supernova.

WR 104
In einer Entfernung von ca. 8.000 Jahren befindet sich im Sternbild des Schützen ein sehr massereicher und schnell rotierender Stern (30 Sonnenmassen), der von einem kleineren Stern umgeben ist. Die Lebensdauer dieses Sternes wird auf nur einige 100 Millionen Jahre geschätzt, bis er als Supernova explodiert. Dabei könnte in Richtung seiner Drehachse Gammastrahlung entweichen. Dieser Stern ist der bisher "erdnächste" bekannte Stern, der im Fall einer Supernovaexplosion einen Gammablitz aussenden könnte, der die Erde treffen könnte.

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