Ein Teelöffel Sternmaterie wiegt 5 Mrd. Tonnen

Von Brigitte Weidlich, Gamsberg/Windhoek

Das auf dem Gamsberg westlich von Windhoek stationierte H.E.S.S.-Teleskop für Gammastrahlen hat eine neue Komponente der Strahlung bei noch höheren Energien registriert. Diese kosmischen Gammaquanten besaßen eine Energie von bis zu 20 Tera-Elektronenvolt (TeV). Sie stammen von einem Pulsar, einem ausgebrannten, toten Stern, und sind die energiereichsten Gammastrahlen, die jemals entdeckt und vom H.E.S.S.-Teleskop gemessen wurden.

„Das ist etwa 200 Mal energiereicher als sämtliche Strahlung, die bisher von diesem Objekt gemessen wurde", sagt Christo Venter von der North-West Universität in Südafrika, der an dem Projekt beteiligt war.

Die registrierte Strahlung hat rund zehn Billionen Mal so viel Energie wie sichtbares Licht. „Die Beobachtung lässt sich nur schwer mit der gängigen Theorie zur Erzeugung solcher gepulsten Gammastrahlung vereinbaren,“ hieß es in einer Pressemitteilung des Deutsches Elektronen-Synchrotrons (DESY) vom Freitag.

Pulsare sind die übrig gebliebenen Reste von Sternen, die spektakulär in einer Supernova explodiert sind. Die Explosion hinterlässt einen winzigen, toten Stern mit nur etwa 20 km Durchmesser, der extrem schnell rotiert und ein enormes Magnetfeld hat, erklärte DESY.

„Diese toten Sterne bestehen fast ausschließlich aus Neutronen mit unglaublicher Dichte: Ein Teelöffel ihres Materials wiegt mehr als fünf Milliarden Tonnen, was etwa dem 900-fachen Gewicht der Großen Pyramide von Gizeh entspricht", erklärte die H.E.S.S.-Wissenschaftlerin Emma de Oña Wilhelmi von DESY.

Der Vela-Pulsar befindet sich am Südhimmel im Sternbild „Segel des Schiffes”. Er ist der hellste Pulsar im Radioband des elektromagnetischen Spektrums und die hellste anhaltende Quelle kosmischer Gammastrahlung im Giga-Elektronenvolt-Bereich. Er rotiert etwa elfmal pro Sekunde.

Nach der gängigen Theorie stammt die Strahlung von schnellen Elektronen, die von den starken Magnetfeldern des Pulsars beschleunigt und abgelenkt werden.

Die nun neu entdeckte Komponente tritt synchron zur Strahlung im GeV-Bereich auf. Um diese enormen Energien zu erreichen, müssten die Elektronen jedoch stärker beschleunigt werden, als dies eigentlich in der Magnetosphäre möglich ist. Dabei muss der Rhythmus der Emission intakt bleiben.

„Dieses Ergebnis stellt unser bisheriges Wissen über Pulsare infrage und erfordert ein Überdenken der Theorie von der Funktionsweise dieser natürlichen Beschleuniger", sagte Arache Djannati-Atai vom Astroteilchen- und Kosmologie-Labor APC in Frankreich, der die Forschung geleitet hat.

Wie auch immer die Erzeugung der Strahlung abläuft – der Vela-Pulsar hält neben anderen Superlativen nun offiziell den Rekord als „Pulsar mit der energiereichsten Gammastrahlung”, die bislang von einem solchen Objekt entdeckt worden ist.

Die Ergebnisse dieser bahnbrechenden Beobachtung sind in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht worden.