Gammaastronomie

Begriffserklärung

Gammaastronomie oder Gammastrahlen-Astronomie ist die Erforschung des Weltraums mittels Gammastrahlendetektoren.

Grundlagen

Dieser Zweig der Astronomie ist noch relativ jung, da es auf der Erde nicht möglich ist Gammastrahlen aus dem Weltraum aufzufangen, da diese von der Atmosphäre absorbiert werden. Wissenschaftler die Gammastrahlenquellen im Weltraum untersuchen wollen müssen sich deshalb auf entsprechende Observatorien verlassen, die auf Satelliten die Erde umkreisen. Es ist jedoch auch außerhalb der Atmosphäre nicht möglich Gammastrahlenquellen wie im sichtbaren Licht mittels eines Linsen- oder Spiegelteleskops zu beobachten, da diese hochenergetischen Strahlen nicht von Linsen gebrochen und nicht von Spiegeln reflektiert werden. Man verwendet daher Szintillationsdetektoren bei denen beim Durchgang eines Gammaphotons durch ein bestimmtes Material Lichtblitze erzeugt werden: Die Lichtblitze werden durch Photodetektoren gemessen, wobei ihre Spur eine grobe Richtungschätzung des einfallenden Gammaphotons auf ein paar Grad genau ermöglicht.

Es ist allerdings seit neuerem auch möglich mittels sogenannter Tscherenkow-Teleskope Gammastrahlen indirekt vom Erdboden aus zu beobachten, indem man die Reaktion der Gammastrahlen mit der Erdatmosphäre beobachtet. Hierbei entstehen beim Zusammenprall der Gammaphotonen mit den Atomen in der Hochatmosphäre Sekundärteilchenschauer, welche wiederum beim Abbremsen (durch Zusammenstöße) sogenanntes Tscherenkow-Licht aussenden. Der dadurch entstandene Lichtblitz kann nun mit Tscherenkow-Teleskopen gemessen werden.

Geschichte

Auch wenn schon in den 40er und 50er Jahren vermutet wurde, dass es Gammastrahlen im Weltraum geben könnte, so konnte doch erst der Satellit Explorer XI (gestartet 27. April 1961), der nur für diesen Zweck gebaut wurde, Gammastrahlen entdecken. Während seiner 4 Monate langen Mission entdeckte er 22 Gammastrahlenereignisse.

Dies war der erste einer Reihe von Satelliten, die von nun an regelmäßig im Orbit Gammastrahlen beobachten:

• OSO-3 entdeckte 1967 Gammastrahlen-Quellen entlang unserer Galaxie, der Milchstrasse, die sich um den Halo konzentrierten.
• Vela 5A, 5B, 6A und 6B, eigentlich amerikanische Spionagesatelliten, die Atomwaffentests aufspüren sollten, entdeckten zwischen Juli 1969 bis April 1979 zum ersten mal die sogenannten Gammastrahlenblitze.
• SAS-2 (NASA) und COS-B (ESA) konnten in den 70ern erstmals detaillierte Karten über das Gammaspektrum im Weltraum liefern.
• CGRO, ein 17 Tonnen Satellit der Superlative, lieferte in den 90ern enorme Datenmengen über Gammastrahlenquellen und erweiterte unser Wissen in diesem Bereich enorm. Leider musste er 2000 zum Absturz gebracht werden.
• INTEGRAL, ein Satellit mit noch genauerer Auflösung, den die ESA am 17. Oktober 2002 in den Orbit gebracht hat.

Bei der erdgebundenen Beobachtung von Gammastrahlen sind, nach einer Reihe von kleineren Versuchsprojekten, zwei wegweisende Projekte zu nennen die sich gerade im Bau/Test befinden:

• HESS (High Energy Stereoscopic System) in Namibia, welches aus 4 Einzelteleskopen mit einem Durchmesser von jeweils 13m besteht. Die Spiegel der einzelnen Teleskope bestehen wiederum aus 400 Segmenten von 60cm Durchmesser.
• MAGIC (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov Telescope) auf La Palma, Kanarische Inseln. Das Teleskop hat einen einen 17m großen Segmentspiegel aus 1000 einzelnen Aluminiumplatten und kann aufgrund seiner Beweglichkeit insbesondere zur Beobachtung der kurzlebigen Gammastrahlenblitze benutzt werden.

Weblinks

• http://www.astroteilchenphysik.de/topics/gamma/gamma.htm - Weitere Informationen zur Gammastronomie (deutsch)