Robert Klatt
Der Gammastrahlenblitz GRB 221009A hat 2022 die Erdatmosphäre messbar verändert, obwohl er in Milliarden Lichtjahren Entfernung auftrat. Dies zeigt, dass auch weit entfernte kosmische Ereignisse die Erde beeinflussen können.
L’Aquila (Italien). Gammastrahlenausbrüche, auch als Gammastrahlenexplosionen oder -pulse bekannt, zählen zu den energiereichsten Ereignissen im Weltraum. Sie können innerhalb von wenigen Sekunden mehr Strahlung freisetzen als die Sonne der Erde während ihrer gesamten Lebensdauer. Diese Ausbrüche entstehen entweder durch Supernovae extrem massereicher Sterne oder durch Kollisionen von Neutronensternen.
Den bisher stärkste Gammastrahlenblitz GRB 221009A haben Astronomen mit dem Fermi- und Swift-Weltraumteleskop der NASA und dem chinesischen High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) am 9. Oktober 2022 entdeckt. Analysen der Messdaten zeigen, dass der Gammastrahlenpuls GRB 221009A in etwa in zwei Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde entstand. Weil sein Strahlenkegel direkt auf unser Sonnensystem gerichtet war, hatte der Gammastrahlenblitz trotz dieser Entfernung bei seiner Ankunft auf der Erde eine ungewöhnlich hohe Energie.
Forscher der Universität L’Aquila um Mirko Piersanti haben im Fachmagazin Nature Communications nun eine Studie publiziert, die untersucht hat, ob der nur 13 Minuten andauernde Gammastrahlenblitz die Erdatmosphäre und speziell die Ionosphäre verändert hat.
„Dies war wahrscheinlich der hellste Gammastrahlenausbruch, den wir jemals detektiert haben.“
Die Ionosphäre ist eine Atmosphärenschicht in 50 bis 950 Kilometern Höhe, die damit teilweise über der Kármán-Linie liegt. Sie ist geprägt von geladenen Teilchen und hat eine entscheidende Bedeutung für Satellitenkommunikation und Funkverkehr. Die Dichte der Ionosphäre beeinflusst etwa die Übertragungszeit von GPS-Signalen und fungiert als Reflektor für terrestrische Funkwellen. Um mögliche Effekte des Gammastrahlenblitzes auf die Ionosphäre zu untersuchen, haben die Forscher die Daten von verschiedenen Satelliten sowie des europäischen Weltraumteleskops Integral analysiert.
Laut den Studiendaten hat der Gammastrahlenblitz GRB 221009A die Leitfähigkeit der Ionisierung signifikant beeinflusst.
„GRB 221009A hatte tiefgreifenden Einfluss auf die Leitfähigkeit der irdischen Ionosphäre. Das Ereignis erzeugte eine starke Störung sowohl in der unteren Ionosphäre als auch in rund 500 Kilometer Höhe.“
Die Ankunft der hochenergetischen Strahlung führte zu einem signifikanten Anstieg ionisierter Partikel in der betroffenen Schicht der Atmosphäre. Diese Zunahme hatte wiederum tiefgreifende Auswirkungen auf das elektrische Feld dieser Region.
Laura Hayes, eine Physikerin der Europäischen Weltraumagentur (ESA), die nicht an der Studie beteiligt war, bezeichnet die Ergebnisse als bemerkenswert.
„Bemerkenswert daran ist, dass diese Störung selbst die untersten Schichten der Ionosphäre traf, nur wenige Dutzend Kilometer über der Erdoberfläche. Der Ausbruch hinterließ eine Störung, die mit der eines starken Strahlenausbruchs auf der Sonne vergleichbar ist.“
Die Studie belegt somit, dass auch sehr weit entfernte kosmische Ereignisse Einfluss auf die Erde haben können. Die Effekte des Gammastrahlenausbruchs GRB 221009A verdeutlichen, dass eine derartige Explosion erhebliche Störungen in der Erdatmosphäre verursachen kann, selbst wenn sie am anderen Ende unserer Galaxie geschieht. In einem Extremfall könnten nicht nur die Ionosphäre, sondern auch die für den Schutz vor ultravioletter Strahlung entscheidende Ozonschicht beeinträchtigt werden.
Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-023-42551-5
