Krebsnebel sendet intensive Gammastrahlen

Der Krebsnebel besteht aus den Überresten eines massiven Sterns, dessen Explosion im Jahr 1054 n. Chr. von der Erde aus beobachtet wurde. Der Nebel ist 6000 Lichtjahre entfernt liegt im Sternbild Stier. Im Zentrum des Nebels befindet sich ein Pulsar (ein schnell rotierender Neutronenstern), der 30 Umdrehungen pro Sekunde vollführt und ein mitrotierendes Magnetfeld hat.

Von diesem kosmischen Objekt gehen starke Strahlen mit Energiewerten zwischen 100 bis 400 Milliarden Elektronenvolt (Giga-Elektronenvolt oder GeV) aus. Sie wurden über einen Zeitraum von vier Jahren durch das bodengestützte Observatorium VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System)in Arizona aufgezeichnet.

Nepomuk Otte von der kalifornischen Universität Santa Cruz wurde von anderen Astronomen für verrückt gehalten, weil er überhaupt nach solch einer intensiven Pulsar-Strahlung suchte.

„Es stellte sich heraus, dass Unnachgiebigkeit und Dickköpfigkeit zum Erfolg führen“, erwähnte Otte in einer Pressenachricht. „Unsere Ergebnisse liefern neue Informationen über die Mechanismen bei der Erzeugung der Gamma-Strahlen.“

Der Krebsnebel ist ein intensiv studiertes Himmelsobjekt und viele Wissenschaftler glauben aufgrund eines Modells (das einen exponentiellen Zerfall von über 10 GeV vorhersagt) ein gutes Verständnis über seine Funktionsweise zu haben.

„Für mich ist es ein wirklicher Triumph des experimentellen Ansatzes, nicht mit dem Strom zu schwimmen und Vermutungen anzustellen, sondern zu beobachten und zu festzustellen was dort ist“, erwähnte der Sprecher von VERITAS, Rene Ong von der kalifornischen Universität von Los Angeles, in einer Pressenachricht.

„Und siehe da, wir beobachteten etwas ganz anderes, als alle erwartet hatten!“

Die Strahlen werden von elektromagnetischen Kräften verursacht, die durch die Rotation des Pulsars entstehen und Partikel bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Aber wie das genau passiert, ist unbekannt. Eine sogenannte Krümmungsstrahlung (Curvature Radiation, Levinson, A., 2000, Phys. Rev. Lett., 85, 912) wurde bisher als Ursache für die Gammastrahlen-Pulse angenommen, aber dieser Prozess kann nicht Energieausbrüche von über 100 GeV erklären.

„Krümmungsstrahlung kann Energieemissionen mit relativ geringer Energie erklären, aber wir haben keine Ahnung wodurch die sehr hochenergetischen Emissionen verursacht werden“, sagte Otte.

Eine mögliche Erklärung wäre der inverse Compton-Effekt, bei dem Energie von geladenen Partikeln auf Lichtteilchen übertragen wird. Es ist jedoch unklar, ob dieser Mechanismus den gesamten Energiebereich dominiert oder ob bei niedrigen Energien die Krümmungsstrahlung wirkt und bei höheren ein anderer Prozess verantwortlich ist.

„Wir müssen noch weitere Messungen vornehmen, um ein genaues Bild von der Form des Spektrums bei diesen hohen Energien bekommen“, bemerkte Ong.