Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: JAXA.

Aus diesem könnte die Raumsonde in einigen Monaten erwachen, wenn die Solarzellen am Sondenkörper wieder in einem günstigeren Winkel zur Sonne stehen. In den letzten Monaten war bereits die Datenrate der Informationsübertragung aufgrund der großen Entfernung zur Erde und des Energiemangels beträchtlich gesunken.

Zum Jahreswechsel hatte IKAROS eine Entfernung von knapp 140 Millionen Kilometern von der Sonne, war von der Erde 235 Millionen und von der Venus, die sie Mitte Dezember 2010 passierte, 237 Millionen Kilometer entfernt. Die Sonde mit aufgespanntem Sonnensegel rotiert um die Längsachse, was zu einer stabilen Lage im Raum führt, die auch durch Energiemangel nicht verlorengehen sollte.

Der Sonnensegeldemonstrator IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), benannt nach dem legendären Ikarus, startete am 21. Mai 2010 zusammen mit zwei weiteren Raumsonden und drei kleinen Erdsatelliten ins All und wurde auf eine Flugbahn in Richtung Venus gebracht.

Anfang Juni wurde das Sonnensegel in mehreren Etappen durch die Fliehkraft von vier Pilotmassen aus dem rotierenden Sondenkörper herausgezogen und am 10. Juni entfaltet. Seitdem wirkte der Lichtdruck der Sonne zur Beschleunigung der Sonde, allerdings mit sehr geringer Kraft um 1 Millinewton. Außerdem generierten Solarzellen, die einen kleinen Teil des 173 m² großen Segels bedecken, etwas zusätzliche elektrische Energie. 8 Staubdetektoren maßen die Dichte interplanetarer Partikel im inneren Sonnensystem und ein weiterer spezieller Detektor hatte Gammastrahlungsblitze erfasst. Ein neuartiges Messsystem zur Ermittlung der Entfernung der Sonde zu Erde und Venus funktionierte ebenfalls und zwei Mitte Juni ausgesetzte Kamerasonden hatten Bilder vom entfalteten Sonnensegel zur Sonde übertragen. Von dort aus wurden sie zur Erde übermittelt. Damit war die Mission bereits vor mehr als einem Jahr ein hundertprozentiger Erfolg.

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Raumcon:

• IKAROS (ab Juli 2008)

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: New Scientist.

Am 13. September empfing die Sonde Swift die Gammastrahlung eines Ausbruchs aus einer Entfernung von 12,8 Milliarden Lichtjahren. Wie üblich bekam der Gammablitz eine Bezeichnung, die das Entdeckungsdatum enthält: GRB 080913.
Gammstrahlenausbrüche sind kurzzeitige aber gewaltige Emmissionen hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung und entstehen bei Sternzusammenbrüchen. Hunderte dieser Ausbrüche werden pro Jahr registriert. Mittlerweile gibt es mehrere Satelliten in Erdumlaufbahnen, die große Bereiche des Himmels überwachen und jede Erscheinung unverzüglich zur Erde weiterleiten. Hier werden dann große Teleskope ausgerichtet, um das Ereignis eingehender zu studieren.

Im März hatte man durch Zufall einen kompletten Burst beobachten können, weil kurz zuvor in derselben Himmelsregion ein GRB detektiert und die Erdteleskope bereits dorthin ausgerichtet waren (Raumfahrer.net berichtete).
Der neue Rekordhalter ist allerdings nur 70 Millionen Lichtjahre weiter entfernt als der bisherige.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA. Vertont von Karl Urban.

Am 25. Januar 2007 wurde durch Satelliten des interplanetaren Netzwerks ein Gammastrahlungsausbruch registriert. Durch den NASA-Satelliten SWIFT wurde der Ausbruch mit der Bezeichnung GRB 070125 (Gamma Ray Burst) im Zwillingssternbild lokalisiert. Durch erdgebundene Teleskope wurden daraufhin weitere Beobachtungen unternommen.

Die Untersuchungen ergaben zwei Besonderheiten. Im Vergleich zu bekannten GRBs wurden keine Spuren von dichtem Gas im Umfeld der Quelle entdeckt. Außerdem lag der Ausbruch, der in einer Entfernung von 9,4 Milliarden Lichtjahren stattfand, 88.000 Lichtjahre von der nächsten Galaxie entfernt. Nach bisherigen Erkenntnissen entstehen GRBs durch die Explosion schwerer Sterne. Diese haben nur eine kurze Lebensdauer, da sie ihren Brennstoff sehr schnell verbrauchen. Damit findet man solche Sterne normalerweise nur in der Nähe ihres Entstehungsorts, also den Gas- und Staubwolken der Galaxien.

GRB 070125 hingegen entstand mitten im Nichts. Wenn ein schwerer Stern die Quelle gewesen sein soll, muss erklärt werden, wie er es von seiner Geburtsstätte in diese leere Zone des Weltalls schaffen konnte. Die wahrscheinlichste Erklärung dürfte sein, dass der dahin geschiedene Stern am Rand einer Galaxie entstand, welche von einer weiteren nahen Galaxie beeinflusst wurde. Durch diese Wechselwirkung zwischen zwei Galaxien kann hinter einer Galaxie ein Schweif aus deren äußeren Armen entstehen. Sollte diese Theorie auch auf den Ort von GRB 070125 zutreffen, müsste sich ein Schweif durch langzeitbelichtete Aufnahmen feststellen lassen. Geplant ist jetzt, mittels des Hubble Space Telescopes eine solche Aufnahme dieser Region des Weltalls anzufertigen.

• SWIFT-Homepage der NASA
• Hubble-Homepage der NASA
• Wikipediaartikel zur GRBs

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: NASA.

Durch die Zusammenarbeit mehrerer Bodenteleskope und Beobachtungssatelliten konnten Wissenschaftler bestätigen, dass die Lichtblitze auf gewaltige Kollisionen im All zurückgehen. Die Kollisionen sind entweder zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern oder zwischen zwei Neutronensternen. Bei beiden Szenarien entsteht jeweils ein neues Schwarzes Loch.

In mindestens einem Ausbruch sahen die Wissenschaftler Hinweise auf die Vernichtung eines Neutronensternes durch ein Schwarzes Loch. Der Neutronenstern wurde zunächst zu einer Sichel gedehnt und dann vom Schwarzen Loch verschlungen.

„Gammastrahlenausbrüche sind ohnehin schwierig zu studieren, die kürzesten waren aber fast unmöglich zu beobachten,“ sagte Dr. Neil Gehrels vom Goddard Space Flight Center. „Aber das hat sich nun geändert. Wir haben endlich die Geräte an Ort und Stelle und können diese Ereignisse untersuchen.“

Gammastrahlenausbrüche wurden erstmals in den 60er Jahren beobachtet und sind die stärksten Explosionen im Universum. Vor zwei Jahren entdeckten Forscher längere Ausbrüche von etwas mehr als zwei Sekunden. Diese gehen auf die Explosionen schwerer Sterne zurück. 30 Prozent der Ausbrüche sind jedoch kürzer als 2 Sekunden.

Der Satellit Swift entdeckte am 9. Mai einen kurzen Ausbruch, ein weiterer wurde am 9. Juli vom High Energy Transient Explorer (HETE) entdeckt. Bei dem Ausbruch am 9. Mai beobachteten die Wissenschaftler erstmals ein Nachglühen bei einem kurzen Gammastrahlenausbruch. Nachglühen wird für gewöhnlich nach langen Ausbrüchen beobachtet.

„Zuvor hatten wir eine Vermutung, dass Gammastrahlenblitze auf derartige Kollisionen zurückzuführen sind, mit den neuen Entdeckungen gibt es keinen Zweifel mehr,“ sagte Dr. Derek Fox, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State University.

„Der Ausbruch vom 9. Juli war wie ein Hund, der nicht bellte,“ sagte Dr. George Ricker, am Massachusetts Institute of Technology zuständig für HETE. „Mächtige Teleskope konnten nach dem Gammastrahlenausbruch keine Anzeichen einer Supernova feststellen, was gegen die Explosion eines schweren Sterns sprach. Zudem befindet sich der Ausbruch vom 9. Juli und möglicherweise auch der vom 9. Mai am Rand ihrer jeweiligen Galaxie, genau dort wo alte Binärsternsysteme vermutet werden,“ fügte Ricker hinzu.

Verschmelzungen verursachen Gravitationswellen, Wellen in der Raumzeit die bereits von Einstein vorhergesagt wurden aber nie direkt beobachtet werden konnten. Der Ausbruch vom 9. Juli passierte in einer Entfernung von etwa zwei Milliarden Lichtjahren. Eine große Verschmelzung in der Nähe der Erde könnte von LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) gemessen werden. Wenn Swift einen näheren Ausbruch feststellt, könnten auch die Daten von LIGO etwas anzeigen.

„Das sind gute Neuigkeiten für LIGO,“ sagt Albert Lazzarini vom California Institute of Technology. „Die Verbindung zwischen kurzen Gammastrahlenausbrüchen und Verschmelzungen bedeutet eine statistisch größere Wahrscheinlichkeit von Ereignissen, die LIGO auch messen kann.

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Ein Beitrag von Andreas Tramposch. Quelle: University of California.

Terrestrial gamma-ray flashes (TGFs) (irdische Gammastrahlenblitze) sind Gammastrahlenausstöße, die durchschnittlich nur eine Millisekunde andauern und von der oberen Erdatmosphäre ins Weltall abgegeben werden. Wissenschaftler denken, dass diese Gammastrahlenausstöße von Elektronen die annähernd mit Lichtgeschwindigkeit reisen und in der oberen Erdatmosphäre beim Auftreffen auf verstreute Atome abgebremst werden verursacht werden.

TGFs wurden erstmals 1994 im Rahmen des Burst and Transient Source Experiment (BATSE) vom Compton Röntgenstrahlenobservatorium entdeckt. BATSE konnte die TGFs nur mittels eines speziellen Beobachtungsmodus feststellen und die Messungen waren nur auf die Anzahl der Ausstöße oder deren Spitzenenergien beschränkt. Im Jahr 2002 wurde RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) als kleiner Forschungssatellit von der NASA gestartet um Röntgen- und Gammastrahlen in unserem Sonnensystem zu untersuchen. Nach der Entdeckung von den TGFs in der oberen Erdatmosphäre wurden Forschungspläne entwickelt, die zusätzlich zu den Studien im Sonnensystem auch die Untersuchung der TGFs in der Erdatmosphäre beinhalten. Neue Beobachtungen vom RHESSI konnten durch einen verbesserten Beobachtungsmodus einen um den Faktor 10 erhöhten Rekordenergieausstoß messen. Durchschnittlich werden täglich circa 50 TGFs gemessen. Die Anzahl könnte aber bis zum 100 fachen ansteigen, da die Ausstoßungen nur dann gemessen werden können, wenn sich der Satellit direkt darüber befindet.

„Die Idee, dass die Erde als kleiner und zahmer Planet als Partikelbeschleuniger dienen kann ist wirklich faszinierend,“ sagte David Smith, der Assistenzprofessor von Physik an der Universität in Santa Cruz. „Die Energien, die wir messen konnten waren so hoch wie die Gammastrahlen die von Schwarzen Löchern und Neutronensternen abgegeben werden,“ fügte Smith hinzu. Der exakte Mechanismus der die Elektronenstrahlen beschleunigt und TGFs verursacht ist noch immer unklar. Möglicherweise könnte aber die Bildung einer elektrischen Aufladungen an der Spitze von Gewitterwolken aufgrund der Blitzentladungen eine Rolle spielen. Ein gewaltiges elektrisches Feld zwischen der Wolkenoberdecke und der Ionosphäre (der stark elektrisch geladenen Außenschicht der Erde) wären das Resultat. Unter Vernachlässigung der exakten Ursache, ist ein enormer Partikelbeschleuniger in der oberen Erdatmosphäre dafür verantwortlich, dass die Elektronen zu diesen hohen Energien beschleunigt werden. Beim Zusammenstoß mit den zerstreuten Atomen in der oberen Erdatmosphäre emittieren diese die Gammastrahlen.

Die Dauer der TGFs wurden durch RHESSI im Bereich von 0,2 bis 3,5 Millisekunden aufgenommen. Die energiereichsten TGFs wurden im Bereich von 10 bis 20 Millionen Elektronenvolt gemessen (ca. 300 mal energiereicher als die medizinischen Röntgenstrahlen). Die Elektronen, die diese Gammastrahlen emittieren haben eine Geschwindigkeit von 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Diese Vorgänge werfen eine Menge interessante Fragen auf. Zum Beispiel ob die Elektronen welche die TGFs emittieren schlussendlich zu den hochenergetischen Elektronen im Erdstrahlungsgürtel beisteuern, sagte Smith. „Das ist ein sehr interessanter Prozess der sich an den Grenzen der Physik abspielt. Wenn wir diesen Prozess hier auf der Erde verstehen würden, würden uns das enorm helfen einen besseren Einblick in ähnliche Vorgänge in nicht so zugänglichen Bereichen des Universums zu erlangen.“

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: UniverseToday.

Swift soll Explosionen in weiter Ferne besser lokalisieren können. Solche Explosionen sind meist Geburtsstunden für schwarze Löcher, denn entweder haucht ein Stern sein Leben aus und wird zum schwarzen Loch oder es passiert etwas anderes was zu einem schwarzen Loch wird. Genau nach solchen Ereignissen soll Swift Jagd machen.

Diese eigenartigen Ausbrüche werden Gammastrahlen-Ausbrüche genannt und sind die intensivsten und gewaltigsten die im ganzen Universum bekannt sind. Sie produzieren mehr als hundert Milliarden Mal mehr Energie als die Sonne im gesamten Jahr und das in wenigen Millisekunden bis zu wenigen Minuten. Swift wurde so genannt weil er schnell und präzise seine Instrumente ausrichten kann, ähnlich einem schnellen Vogel der schnell seine Flugrichtung ändern kann. Dabei kann er im sichtbaren Licht, Infrarot-Bereich, Gammastrahlen-Bereich und Röntgenlicht erforschen und das bis zu wenigen Wochen ohne Pause. Das verspricht grandiose Ergebnisse. „Swift ist gerade das richtige Werkzeug um dieses Rätsel zu lösen“, ist Dr. Neil Gehrels, Swift Wissenschaftler vom NASA Goddard Space Center, zuversichtlich.

Das Burst Alert Telescope (BAT) wird auf Swift montiert sein und soll zwei bis drei neue Gammastrahlenquellen pro Woche ausfindig machen. Swift wurde nicht vom JPL der NASA gebaut sondern ausschließlich vom NASA Goddard Space Center von wo die Mission auch betreut wird. Swift scheint eine sehr erfolgsversprechende Mission zu sein und es wäre auch super könnte man endlich dieses Geheimnis lösen.

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