Nach einem 0,4-Sekunden-Blitz leuchtete das All noch 10 min weiter
Ein Gammablitz dauerte nur 0,4 Sekunden, doch danach folgten fast zehn Minuten Röntgenstrahlung. Steckt ein neu entstandener Magnetar dahinter?
EP250704a in einer Aufnahme des Very Large Telescope. Absorptionslinien von Eisen und Magnesium im Spektrum ergaben eine Rotverschiebung von z = 0,6610 und halfen dabei, den fast zehnminütigen Röntgenblitz einer Verschmelzung kompakter Objekte zuzuordnen.
Foto: Niccolò Passaleva, Eleonora Troja (ERC BHianca), ESO/VLT (Public Domain)
Ein Gammablitz von nur 0,4 Sekunden – und danach fast zehn Minuten Röntgenstrahlung. Astronominnen und Astronomen haben ein ungewöhnliches Signal aus dem fernen Universum untersucht. Es spricht für die Verschmelzung kompakter Objekte. Als mögliche Energiequelle für die lange Röntgenphase kommt ein neu entstandener, extrem stark magnetisierter Neutronenstern infrage. Für die Gravitationswellenastronomie könnte die Entdeckung einen zusätzlichen Weg eröffnen, solche Kollisionen aufzuspüren.
Am 4. Juli 2025 registrierten mehrere Satelliten einen extrem kurzen Ausbruch von Gammastrahlung. Das Ereignis erhielt die Bezeichnung GRB 250704B. Solche kurzen Gamma-Ray Bursts, kurz GRBs, werden häufig mit Verschmelzungen kompakter Himmelskörper in Verbindung gebracht.
Das Besondere geschah unmittelbar danach: Der Satellit Einstein Probe registrierte rund 560 Sekunden lang weiche Röntgenstrahlung im Energiebereich von 0,5 bis 4 Kiloelektronenvolt. Damit dauerte diese Phase mehr als tausendmal so lange wie der eigentliche Gammablitz.
Inhaltsverzeichnis
- Ein kurzer Gammablitz mit ungewöhnlich langem Nachspiel
- Warum Einstein Probe etwas sah, das vorher verborgen blieb
- Ist nach der Kollision ein Magnetar entstanden?
- VLT misst eine Rotverschiebung von z = 0,661
- Keine helle Supernova gefunden
- Was nach einer Neutronenstern-Kollision übrig bleibt
- Ein neues Signal für die Gravitationswellenastronomie?
Ein kurzer Gammablitz mit ungewöhnlich langem Nachspiel
Kurze Gammablitze dauern definitionsgemäß weniger als zwei Sekunden. Sie gehören zu den energiereichsten Ereignissen im Universum. Als Auslöser gelten vor allem die Verschmelzung zweier Neutronensterne oder eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch.
Nach einem Gammablitz kann noch über Stunden oder Tage schwächere Strahlung folgen. Dieses sogenannte Nachglühen entsteht vereinfacht gesagt, wenn das bei der Explosion beschleunigte Material auf Gas in seiner Umgebung trifft.
Bei GRB 250704B passt dieses Bild allerdings nicht zur gesamten Beobachtung. Die zeitlichen Schwankungen und das Spektrum der frühen Röntgenstrahlung unterscheiden sich nach der Analyse des Forschungsteams von einem gewöhnlichen Nachglühen. Die Forschenden interpretieren die rund 560 Sekunden dauernde Röntgenphase deshalb als Teil der eigentlichen, vom zentralen Objekt angetriebenen Strahlung.
Genau eine solche Komponente hatten Modelle bereits vermuten lassen. Direkt und überzeugend beobachtet worden war sie bei einem kurzen Gammablitz bislang jedoch nicht.
Warum Einstein Probe etwas sah, das vorher verborgen blieb
Dass die lange Röntgenphase überhaupt erfasst wurde, hängt mit der Messtechnik zusammen. Unser Bild kurzer Gammablitze stammt bislang vor allem von Instrumenten, die für energiereichere Gammastrahlung ausgelegt sind. Die nun beobachtete zusätzliche Strahlung liegt dagegen im weichen Röntgenbereich. Genau dort beobachtet Einstein Probe große Teile des Himmels.
Der Satellit wurde Anfang 2024 gestartet und sucht gezielt nach kurzzeitig auftauchenden Röntgenquellen. Sein Wide-field X-ray Telescope kann einen großen Himmelsbereich gleichzeitig überwachen. Dadurch muss das Teleskop nicht erst auf eine bereits bekannte Quelle ausgerichtet werden.
Das ist bei kurzlebigen Ereignissen ein großer Vorteil. Klassische Röntgenteleskope beginnen ihre Nachbeobachtung häufig erst, nachdem ein Gamma-Instrument Alarm ausgelöst hat. Bis sie auf die richtige Stelle am Himmel zeigen, können Minuten vergangen sein. Eine frühe Röntgenphase wie bei GRB 250704B wäre dann teilweise oder vollständig vorbei.
Die Autoren der Studie gehen deshalb davon aus, dass vergleichbare Signale bei früheren kurzen Gammablitzen übersehen worden sein könnten. Sie halten lang anhaltende Röntgenemission sogar für ein möglicherweise häufiges Merkmal von Verschmelzungen kompakter Objekte. Ob das tatsächlich so ist, müssen weitere Beobachtungen zeigen.
Ist nach der Kollision ein Magnetar entstanden?
Eine mögliche Erklärung für die lange Energiezufuhr ist ein Magnetar. Magnetare sind Neutronensterne mit extrem starken Magnetfeldern. Welche gewaltigen Energiemengen solche Objekte freisetzen können, zeigen beispielsweise sogenannte Magnetar-Flares.
Im Fall von GRB 250704B könnte nach der Verschmelzung zumindest vorübergehend ein sehr schnell rotierender und stark magnetisierter Neutronenstern übrig geblieben sein. Dieser könnte Rotationsenergie und magnetische Energie an seine Umgebung abgegeben und damit die lange Röntgenphase angetrieben haben.
Nachgewiesen ist ein solcher Magnetar allerdings nicht. Die Forschenden diskutieren ihn als eine mögliche Erklärung für die Messdaten. Auch die genaue Art der kollidierenden Objekte lässt sich aus dem Ereignis allein nicht zweifelsfrei bestimmen. Die Eigenschaften des kurzen Gammablitzes sprechen für eine Verschmelzung kompakter Objekte. Eine Neutronenstern-Kollision ist dabei ein naheliegendes Szenario.
VLT misst eine Rotverschiebung von z = 0,661
Nach der ersten Entdeckung begann eine internationale Beobachtungskampagne. Teleskope untersuchten das Ereignis unter anderem im sichtbaren Licht, im Infraroten, im Röntgenbereich und später auch im Radiobereich.
Eine wichtige Messung gelang mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile. Mit dem Spektrografen X-Shooter zerlegten die Forschenden das Licht des optischen Gegenstücks in seine Wellenlängen.
Dabei fanden sie Absorptionslinien unter anderem von Magnesium und Eisen. Aus deren Verschiebung bestimmten sie eine Rotverschiebung von z = 0,661. Damit war klar, dass der Ausbruch aus kosmologischer Entfernung stammt. Das Licht war Milliarden Jahre unterwegs, bevor es die Erde erreichte.
Weitere Beobachtungen lieferten Röntgen-, optische und Radiosignale an derselben Position. Der kurze und harte Gammablitz passt zudem zu der bekannten Population sogenannter Typ-I-Gammablitze, die mit Verschmelzungen kompakter Objekte in Verbindung gebracht werden.
Keine helle Supernova gefunden
Eine wichtige Frage war, ob hinter dem Signal stattdessen der Kollaps eines massereichen Sterns stecken könnte. Solche Sternexplosionen können ebenfalls Gammablitze erzeugen.
Das Forschungsteam suchte deshalb bei späteren Beobachtungen nach einer hellen Supernova. Eine entsprechende Explosion wurde nicht gefunden.
Für sich allein beweist das noch keine Neutronenstern-Kollision. Zusammen mit der kurzen Dauer und den spektralen Eigenschaften des Gammablitzes sowie der ungewöhnlichen Röntgenemission stärkt es jedoch die Interpretation als Verschmelzung kompakter Objekte.
Was nach einer Neutronenstern-Kollision übrig bleibt
Sollte tatsächlich ein Magnetar entstanden sein, wäre das auch für die Physik von Neutronensternen interessant. Neutronensterne enthalten Materie unter Bedingungen, die sich auf der Erde nicht nachbilden lassen. In ihrem Inneren wird Materie auf extreme Dichten zusammengepresst. Wie sie sich dort verhält, beschreibt die sogenannte Zustandsgleichung – und genau diese ist bislang nur unvollständig bekannt.
Sie beeinflusst unter anderem, welche Masse ein Neutronenstern tragen kann, bevor er zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne sind deshalb mehrere Szenarien möglich: Es kann praktisch sofort ein Schwarzes Loch entstehen. Der neu entstandene Neutronenstern kann aber auch noch eine gewisse Zeit stabil bleiben.
Eine minutenlange Energiezufuhr aus einem solchen Restobjekt könnte Hinweise darauf liefern, welches Szenario eingetreten ist. Einzelne Ereignisse reichen dafür allerdings nicht. Erst eine größere Zahl gut beobachteter Verschmelzungen könnte helfen, die Modelle einzugrenzen.
Ein neues Signal für die Gravitationswellenastronomie?
Besonders spannend ist die Entdeckung für die sogenannte Multi-Messenger-Astronomie. Dabei beobachten Forschende dasselbe kosmische Ereignis mit unterschiedlichen „Boten“ – etwa elektromagnetischer Strahlung und Gravitationswellen.
Verschmelzende Neutronensterne erzeugen starke Gravitationswellen. Das bekannteste Beispiel ist GW170817 aus dem Jahr 2017. Damals gelang erstmals die gemeinsame Beobachtung einer Neutronenstern-Verschmelzung über Gravitationswellen und elektromagnetische Strahlung.
Bei GRB 250704B selbst wurde keine passende Gravitationswelle gemessen. Die Entdeckung könnte dennoch für zukünftige Beobachtungen wichtig sein. Wenn sich lange weiche Röntgenblitze tatsächlich als typisches Merkmal bestimmter Verschmelzungen erweisen, könnten Röntgensatelliten helfen, die elektromagnetischen Gegenstücke von Gravitationswellensignalen schneller zu identifizieren.
Aus einem scheinbar gewöhnlichen Gammablitz würde damit ein deutlich längeres Signal: erst ein Sekundenbruchteil Gammastrahlung – und anschließend mehrere Minuten Röntgenlicht.
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