Episode Details

CL030 - Gammablitze, sterbende Materie und Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit

Die Episode über die energiereichste Strahlung im Universum und ihre Detektion: Gamma-Astronomie

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Diese Episode nimmt am Fast Forward Science Wettbewerb teil.

Einleitung

Nachdem sich Eva und Jana in Folge 28 unter anderem auch über Radioastronomie (also das Beobachten der langwelligsten Strahlung im elektromagnetischen Spektrum) unterhalten haben, werfen sie dieses Mal einen Blick auf das andere Ende des Spektrums: die Gamma-Strahlung bzw. die Gamma-Astronomie. Hier werden explosive Ereignisse wie Hypernovae und Gammablitze untersucht und die Frage geklärt, ob solche Ausbrüche für die Menschheit gefährlich werden könnten.

News von Beteigeuze

Bevor es los geht hat Eva News von ihrem Lieblingsstern Beteigeuze, der wieder einmal für Schlagzeilen gesorgt hat: mit einem rasanten Rotationstempo von 5km/s (=18.000 km/h) dreht er sich nämlich viel zu schnell für einen Roten Überriesen seiner Größe! Zumindest kamen Forscher*innen immer wieder zu dem Ergebnis. Ein neue Studie von Jing-Ze Ma u.a. vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching ist nun zu einer anderen Schlußfolgerung gekommen: Die Oberfläche des Sterns Beteigeuze ist von starken Konvektionsströmungen geprägt, die große Blasen von auf- und absteigendem Plasma verursachen. Diese Aktivität lässt die Oberfläche brodeln und kann so intensiv sein, dass die Plasmablasen einen großen Teil der sichtbaren Oberfläche einnehmen. Die schnellen Bewegungen dieser Blasen können zu einer Rot- und Blauverschiebung der Radiostrahlung führen, was auf ein bipolares Geschwindigkeitsfeld hindeutet, bei dem sich ein Teil des Plasmas von uns weg und ein anderer auf uns zu bewegt. Diese Konvektionsströmungen könnten durch ein Teleskop fälschlicherweise als schnelle Rotation des Sterns interpretiert werden - wie Ma und seine Kolleg:innen mittels 3D-Simulationen zeigen konnten. Die tatsächliche Rotationsgeschwindigkeit von Beteigeuze bleibt unklar. Es könnte allerdings auch sein, dass der Stern mit einem Begleitstern verschmolzen ist und daher tatsächlich schneller rotiert als üblich.

Das Paper kann man hier lesen: Jing-Ze Ma et al.: Is Betelgeuse Really Rotating? Synthetic ALMA Observations of Large-scale Convection in 3D Simulations of Red Supergiants

Gammastrahlung

Gammastrahlung ist die energiereichste Form elektromagnetischer Strahlung (mit Photonen über 100 keV; rund 100 000 Mal energiereicher als optisches Licht). Sie entsteht vor allem beim Zerfall radioaktiver Elemente und kann selbst durch dicke Bleiwände kaum abgeschirmt werden, wobei sie das Erbgut von Zellen schädigen und Strahlenkrankheit auslösen kann.

Im Gegensatz dazu besteht Alphastrahlung aus Heliumkernen, die schon durch Papier blockiert werden und nur bei Einatmen oder Verzehr gefährlich sind. Betastrahlung, aus Elektronen oder Positronen bestehend, wird durch Materialien wie Glas abgeschirmt und kann bei Kontakt Verbrennungen oder Krebs verursachen.

Gammastrahlung spielte auch eine Rolle beim Unfall in Tschernobyl. Maßgeblich für die Strahlenbelastung ist hier der Zerfall von Cäsium-137. So wird es zusammen mit Strontium-90 für die nächsten paar hundert Jahre die Zone um Tschernobyl herum verseuchen.

Gammastrahlung im Universum

Im Universum gibt es neben den berühmten Gammablitzen auch noch weitere spannende Gammaquellen, unabhängig vom radioaktiven Zerfall: aktive schwarze Löcher in Galaxienkerne (“Todesschrei der Materie”), Super- und Hypernovae (