Auf der Jagd nach den Gammablitzen

Im Focus von Integral befinden sich gammastrahlenaussende Objekte des Hochenergie-Universums, zu denen Schwarze Löcher sowie Neutronensterne gehören. Derart ungewöhnliche Objekte sind für die Wissenschaft von besonderem Interesse, läst sich doch an ihnen das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen hervorragend untersuchen.
In den vergangenen vier Monaten gelang Integral sogar die Aufzeichnung von vier Gammablitzen, die im direkten Sichtfeld seiner Hightech-Instrumente aufgeflackert sind. Ultrapräzise Beobachtungen dieser Art vermitteln wertvolle Einblicke in die Natur der noch immer weitgehend rätselhaften Strahlenausbrüche. Die hochenergetischen Blitze leuchten unvermittelt und oft nur für wenige Sekunden auf. Sie überstrahlen dabei alle anderen Energiequellen im Universum.

„Wir haben Integral gebaut, um Supernovae, Schwarze Löcher und Neutronensterne zu beobachten. Aber schon jetzt ist klar, dass der äußerst vielseitige Satellit auch einen großen Beitrag zur weiteren Erforschung der Gammastrahlenausbrüche leisten kann“, so Chris Winkler, der für das Integral Projekt zuständige ESA-Wissenschaftler.

Leuchtfeuer kosmischer Katastrophen

Gammablitze sind nach dem Urknall die heftigsten kosmischen Explosionen, die das Weltall erschüttern. Die Ursache dieser gewaltigen Energieausbrüche am Rande des Universums, die intensiver strahlen als Milliarden Sonnen, ist nach wie vor unbekannt. Wissenschaftler sehen in Gammablitzen den Geburtsschrei eines neuen Schwarzen Loches, das entweder durch den Kollaps eines ausgebrannten Riesensterns, durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne oder die Verschmelzung kleinerer Schwarzer Löcher entsteht. Die Kurzlebigkeit der Ausbrüche stellt die Wissenschaftler vor immense Herausforderungen: Wenn sie einen Gammablitz eingehend untersuchen wollen, müssen sie extrem schnell reagieren.

Multitalent Integral

Etwa einmal im Monat flammt ein Gammablitz direkt im Sichtfeld der vier Bordinstrumente von Integral auf. Mit der Gammastrahlen-Kamera IBIS und dem Gamma-Spektrometer SPI kann der ESA-Späher die freigesetzte Strahlung extrem genau erfassen und messen. Parallel dazu überwachen der Röntgendetektor JEM-X sowie die optische Kamera OMC die Gammaquelle im Röntgenlicht und im sichtbaren Bereich. So können nicht nur der Gammaausbruch selbst, sondern auch sein Nachleuchten in verschiedenen Spektralbereichen detailliert aufgezeichnet und studiert werden.

Dank des so genannten Antikoinzidenzsystems (ACS) ist Integral aber auch in der Lage, Gammastrahlenausbrüche in Himmelsregionen zu registrieren, die seine Instrumente nicht direkt beobachten können. Das ACS-System wurde unter Federführung des Max-Planck-Institutes für extraterrestrische Physik in Garching (MPE) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt. Es dient vor allem dazu, den Gamma-Detektor des SPI-Spektrometers gegen seitlich einfallende Störstrahlung des so genannten kosmischen Hintergrundrauschens abzuschirmen.

Im Fadenkreuz der Detektoren

Die durch das ACS-System gewonnenen Informationen werden mit den Messungen einfacherer Detektoren verglichen, die an Bord diverser anderer Satelliten und Sonden in unserem Sonnensystem unterwegs sind. Durch Triangulation, d.h. durch die Einpeilung des Gammablitzes von mindestens zwei verschiedenen Orten aus, kann dann das Ursprungsgebiet des Strahlungsausbruchs sehr genau bestimmt werden. Binnen weniger Tage können die Wissenschaftler so den Gammablitz lokalisieren und sein oft wochenlanges Nachleuchten beispielsweise mit terrestrischen Teleskopen beobachten.

Das Integral-Team geht davon aus, dass sich die Fähigkeiten des satellitengestützten ESA-Observatoriums zur Registrierung, Lokalisierung und Auswertung von Gammastrahlenausbrüchen in den kommenden Monaten noch optimieren lassen. Und vielleicht ist es ja der Integral-Satellit, der eines Tages den Schlüssel für die endgültige Enträtselung der Gammablitze liefert.