Blog durchsuchen
Profil

Florian Freistetter promovierte am Institut für Astronomie der Universität Wien und hat danach an der Sternwarte der Universität Jena und dem Astronomischen Rechen-Institut in Heidelberg als Astronom gearbeitet. Zur Zeit lebt er in Jena, bloggt über Wissenschaft und schreibt manchmal Bücher:

krawummklein.PNG

2012klein.jpg


« vorheriger Beitrag  · nächster Beitrag »

17.01.12 · 08:30 Uhr

Massensterben durch Gammablitze?

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 17

Gammablitze bzw. Gamma-Ray-Bursts (GRBs) sind die gewaltigsten Explosionen, die das Universum kennt. Ich habe sie in zwei früheren Artikeln schon detailliert beschrieben. Sollte die Erde einmal das Pech haben, dass so ein Gammablitz in ihrer unmittelbaren Umgebung (d.h. ein paar tausend Lichtjahre) stattfindet, dann hätte durchaus dramatische Folgen. Wenn uns die Strahlung der Explosion trifft, dann hätte das Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. Die Ozonschicht könnte geschwächt werden und vermehrt UV-Strahlung auf die Erde treffen. Gemeinsam mit der verstärkt auftretenden kosmischen Strahlung kann das Mutationsrate der lebenden Organismen erhöhen. Zum Glück müssen wir davor keine allzu große Angst haben. Nur bestimmte Sterne können GRBs erzeugen und davon befindet sich keiner in gefährlicher Nähe. Aber vielleicht war das früher einmal anders?

Wir wissen, dass es in der Vergangenheit der Erde immer wieder zu großen Massensterben gekommen ist. Einige davon, wie das vor 65 Millionen Jahren das u.a. das Ende der Dinos war, wurden durch Asteroideneinschläge verursacht. Bei anderen war ein Klimawandel schuld. Und vielleicht hat irgendwann auch mal ein Gammablitz eine Rolle gespielt. Zum Beispiel vor 440 Millionen Jahren, als im Ordovizium 50 Prozent aller Arten ausgestorben sind.

Gammablitze können auf zwei Arten entstehen. Einmal durch sogenannte Hypernovae. Die gibt es, wenn ein sehr, sehr großer Stern am Ende seines Lebens explodiert. So wie eine Supernova, nur eben hyper ;) Eine zweite Art von Gammablitz wird durch die Kollision von Neutronensternen (extrem dichte Sternenreste, die entstehen, wenn ein Stern am Ende seines Lebens explodiert) verursacht. So etwas passiert natürlich vor allem dort, wo sehr viele Sterne auf vergleichsweise engem Raum zusammengedrängt sind. Zum Beispiel in Kugelsternhaufen. Diese - wie der Name schon sagt - kugelförmigen Ansammlungen von einigen zehn- bis hunderttausend Sternen umgeben jede größere Galaxie. Wie Monde einen Planeten oder Planeten einen Stern umkreisen dutzende bis hunderte Kugelsternhaufen eine Galaxie. Natürlich auch unsere Milchstraße. Auch die Sonne und mit ihr die Erde bewegt sich um das Zentrum der Galaxie. Der Abstand zwischen Erde und den diversen Kugelsternhaufen ändert sich also und es kann gut sein, dass er in der Vergangenheit viel kleiner war. So klein, dass ein zufälliger Gammablitz in so einem Haufen Auswirkungen auf die Erde haben hätte können.

A_Swarm_of_Ancient_Stars_-_GPN-2000-000930.jpg

Der Kugelsternhaufen M80, 28000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt (Bild: NASA)

Wie gut die Chancen für so ein Szenario wirklich stehen, hat sich Willi Domainko vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in seiner Arbeit "Occurrence of potentially hazardous GRBs launched in globular clusters" untersucht. Das Problem an der Angelegenheit sind ungenaue Beobachtungsdaten. Theoretisch können wir die Bahnen von Kugelsternhaufen berechnen und so auch herausfinden, wo sie sich in der Vergangenheit befunden haben. In der Praxis kennen wir ihre Koordinaten und Eigengeschwindigkeiten nicht genau genug um verlässliche Ergebnisse für mehr als 50 Millionen Jahre ihrer vergangenen Bewegung zu erhalten. Willi Domainko hat sich daher für einen statistischen Ansatz entschieden. Er hat abgeschätzt, wie nahe Kugelsternhaufen der Erde in der Vergangenheit kommen und wie viele GRBs in solchen Kugelsternhaufen zu erwarten sind. Das Ergebnis: Innerhalb der letzten Milliarde Jahre hätte zumindest ein Gammablitz in gefährlicher Entfernung stattfinden können. "Hätte" und "können"! Die Arbeit zeigt nur, dass es prinzipiell möglich ist; nicht, das es auch tatsächlich geschehen ist. Wie gesagt: wir kennen die Bahnen der Kugelsternhaufen nicht genau genug, um wirklich sagen zu können, wo sie in der Vergangenheit waren. Das wird sich erst dann ändern, wenn neue Kartografiemissionen wie GAIA demnächst ins Alls starten und die Position und Geschwindigkeit der Sterne so genau wie nie zuvor vermessen. Man könnte zwar auch versuchen, vergangene GRBs durch Anomalien der radioaktiven Isotope verschiedener Gesteine nachzuweisen (so ähnlich, wie das ja auch bei vergangenen Supernovae funktioniert. Aber Willi Domainko erklärt in seiner Arbeit, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, solche Spuren zu finden. Es wird also noch ein wenig dauern, bis wir herausfinden, ob ein Gammablitz tatsächlich für ein Massensterben in der Vergangenheit der Erde verantwortlich war. Aber eines bleibt klar: Gammablitze sind nichts, was uns Sorgen machte müsste! Es besteht keine akute Gefahr für die Erde.

 

Autor: Florian Freistetter· 17 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: · · · · · · · · · · · · · ·

Kommentare (17)

Kommentar-Direktlink Tanja· 17.01.12 · 09:34 Uhr

Gammablitze sind dann bestimmt das nächste große Thema für gewisse Leute, wenn 2012 erst mal vorbei ist und der Maya-Kalender das Ende doch nicht gebracht hat :D

Außerdem habe ich erst Kugelmisthaufen gelesen statt Kugelsternhaufen. Mehr Kaffee, auf jeden Fall mehr Kaffee...

Kommentar-Direktlink noch'n Flo· 17.01.12 · 10:13 Uhr

@ Tanja:

:D

Kommentar-Direktlink Alice· 17.01.12 · 12:10 Uhr

Hu, das haben wir doch erst kürzlich bei dem zu langsamen Pulsar diskutiert... Na dann diskutiert mal fröhlich, ich halte mich diesmal zurück. Hab grade andere Sorgen als kurze GRBs aus Kugelsternhaufen. Nach der Abschaffung des Wissenschaftsministeriums in Spanien und der Ankündigung von 600 Millionen Einsparung im neuen Wissenschaftsressort scheint es jetzt nicht mal mehr eine Kommission zu Wissenschaft zu geben, weder im Kongress noch im Senat. Und dieser Rajoy ist mir sowieso zutiefst unsympatisch...

Kommentar-Direktlink halbtagsfliege· 17.01.12 · 15:22 Uhr

Wirklich , "Kugelmisthaufen" ? Ich hab "Kugelsteinhaufen" gelesen.

Kommentar-Direktlink Theres· 17.01.12 · 15:34 Uhr

Eine genaue Vermessung ist doch nur für eine gewisse Zeitspanne gültig, oder?
- Weil sich das All ausdehnt. - Vermutlich reicht es, aber für wie lange?

Author Profile Page Florian Freistetter· 17.01.12 · 15:50 Uhr

@Theres: Also die Expansion des Alls spielt da bei diesen Skalen keine Rolle. Bis sich da was tut, vergehen Billionen Jahre.

Kommentar-Direktlink Lukas· 17.01.12 · 16:56 Uhr

Oh nein, "dramatische Folgen" in einem Artikel von Florian Freistetter ...
Das Ende ist nahe ;-)

Kommentar-Direktlink Tatjana· 17.01.12 · 17:02 Uhr

Florian: VIELEN DANK FÜR DIESEN TEXT :) Genau das Thema, worauf ich gewartet hab und, oh Wunder, habe mal keine Fragen :) LG

Kommentar-Direktlink Gustav· 17.01.12 · 18:49 Uhr

Jetzt erlaube ich mir mal, eine Frage zu dem ungeliebten Beteigeuze zu stellen (ungeliebt deswegen, weil er gerne für Weltuntergangsszenarien verwendet wird, die aber aus mehreren Gründen unsinnig sind, wie in diesem Blog öfters nachzulesen).

Beteigeuze wird ja höchstwahrscheinlich nicht zur Hypernova, der Mechanismus ist zwar noch nicht eindeutig verstanden, aber seine 20 Sonnenmassen werden zu wenig sein, da ja - so hab ichs verstanden - bei einer Hypernova der Kern des Sterns selbst so massenreich sein muss, dass er kollabiert, ohne dass dieser Prozess gestoppt werden kann.

Meine Frage bezieht sich nur indirekt auf Beteigeuze, deswegen weil er wohl einer der best untersuchtesten und am wenig weit entferntesten Roten Riesen ist: Kann durch Messungen festgestellt werden, im welchen Stadium des "Brennens" ein Stern gerade ist. Also ob er gerade im Stadium des Heliumbrennens ist oder des Kohlenstoffbrennes, usw? Vorstellbar ist, dass das möglich sei, weil sich zb Kohlenstoff (durch das Heliumbrennen) nach einiger Zeit auch in den äußeren Hüllen vermehrt ablagert und das feststellbar ist.

Um mir gleich selbst eine negative Beantwortung zu geben (die Frage ist ob die stimmt ;-)): Wäre das möglich, dann könnte man mittels der Abschätzung, wie sie in einigen Fachbüchern steht, aber auch auf Wikipedia, einen relativ genauen Wert für die Lebensdauer eines Roten Riesen, zb Beteigeuze abgeben.

http://en.wikipedia.org/wiki/Star#Nuclear_fusion_reaction_pathways

The example below shows the amount of time required for a star of 20 solar masses to consume all of its nuclear fuel. As an O-class main sequence star, it would be 8 times the solar radius and 62,000 times the Sun's luminosity.

Fuel material - Temperature (million kelvins) - Density (kg/cm3) - Burn duration (τ in years)

H - 37 - 0.0045 - 8.1 million

He - 188 - 0.97 - 1.2 million

C - 870 - 170 - 976

Ne - 1,570 - 3,100 - 0.6

O - 1,980 - 5,550 - 1.25

S/Si - 3,340 - 33,400 - 0.0315

Die Angaben passen also genau für Beteigeuze. de.wiki hat etwas andere Angaben: http://de.wikipedia.org/wiki/Stern#Sp.C3.A4tstadien

Da aber die Schätzungen für Beteigeuze meist zwischen 1.000 und 1.000.000 Jahre angegeben werden, nehme ich an, dass es nicht möglich ist festzustellen, welche Phase des Brennes gerade im Gange ist.

Author Profile Page Florian Freistetter· 17.01.12 · 20:07 Uhr

@Gustav: Ich bin kein Experte für rote Riesen. Aber generell würde ich sagen, dass man sowas schon feststellen kann; innerhalb gewisser Grenzen zumindest. Man kann ja die Elementhäufigkeiten messen und daraus lassen sich auch Rückschlüsse auf die Phase ziehen, in der sich der Stern befindet.

Kommentar-Direktlink Slammer· 17.01.12 · 20:39 Uhr

@Gustav:

...nehme ich an, dass es nicht möglich ist festzustellen, welche Phase des Brennes gerade im Gange ist.
Um mal Erbsen zu zählen: egal, wie genau man beobachten kann - wir erfahren bestenfalls, welche Phase vor 640 Jahren im Gange war. Wobei aber selbst eine Genauigkeit von "nur" ±10.000 Jahren bei einem Alter von 10 Mio. Jahren mit einem Promille auch schon verdammt gut ist.

<2012>Vielleicht hat's ja auch schon vor reichlich 639 Jahren gerummst, und die Schockfront erreicht uns so kurz vor Weihnachten...</2012> SCNR

Kommentar-Direktlink sas· 17.01.12 · 22:04 Uhr

Was heist ded jetzt das uns soein strahl trift
im dezember ich versteh des net,könnte mandes sehen

Kommentar-Direktlink Bjoern· 17.01.12 · 23:46 Uhr

Wenn ich mich richtig erinnere, hat doch Stephen Baxter in seinem Roman "Raum" genau solche GRB als Lösung für das Fermi-Paradoxon ("wenn es Aliens gibt, warum sind sie dann nicht schon längst hier?") vorgeschlagen, oder? Nämlich schlicht und einfach, dass durch GRBs alle paar 10 Millionen Jahre oder so der größte Teil des höher entwickelten Lebens in der Milchstraße ausgelöscht wird, und deswegen etwaige Aliens schlicht keine Zeit haben, einen größeren Teil der Milchstraße zu besiedeln...

Kommentar-Direktlink Gustav· 18.01.12 · 02:55 Uhr

@Florian: Ja, so in etwa hab ich mir das auch vorgestellt, danke für die Antwort. Ich war mir nur nicht sicher, wie schnell sich diese Fusionsprodukte in den Messungen bemerkbar machen. Die entstehen ja im Kern. Während bei der "normalen" Metallizität von Sternen die "Metalle" gleichmäßig im Stern verteilt sind, also auch da vorkommen, woher die eigentliche Strahlung stammt - der Photosphäre. Das war mein Gedankenweg, warum vielleicht für die Spektroskopie des Sternenlichts die Fusionsprodukte keinen Einfluss haben.

Dann ist die oft gehörte Schätzung, wann Beteigeuze zur Supernova wird, wohl eine sehr vorsichtige. 1.000 Jahre ("Kohlenstoffbrennen könnte defacto "Jetzt" [im Zeitraum von den nächsten 100e Jahre] einsetzen") bis 1.000.000 Jahre ("Das Heliumbrennen könnte erst (vor ein paar 100e, 1000e Jahre) begonnen haben") und Beteigeuze befindet sich gerade im Stadium des Heliumbrennens.

Author Profile Page Florian Freistetter· 18.01.12 · 08:38 Uhr

@sas: "Was heist ded jetzt das uns soein strahl trift im dezember ich versteh des net,könnte mandes sehen "

Eine Hypernova könnte man natürlich am Himmel sehen. Aber es ist nicht damit zu rechnen, dass im Dezember ein GRB die Erde trifft. Der ganze Weltuntergangskram ist Unsinn: http://2012faq.de

Kommentar-Direktlink Alderamin· 18.01.12 · 08:44 Uhr

@Gustav

Ich denke nicht, dass man die Brennphase ohne weiteres von außen erkennen kann. Man liest ja immer, dass die Fusion im Kern in immer mehr Schalen abläuft, außen Wasserstoff, dann nach innen hin Helium, Kohlenstoff etc. Das heißt, es findet (normalerweise, aber siehe unten) keine konvektive Durchmischung statt. Vielleicht wird der Stern kurzzeitig instabil, wenn die nächste Stufe zündet, aber ob das bis zur Oberfläche dringt, weiß ich nicht (der berühmte =>Helium-Flash tritt nur bei Sternen bis 2,2 Sonnenmassen auf).

Laut dem verlinkten Artikel gibt's bei mittleren Sternen evtl. doch konvektive Durchmischung und durch periodisches Heliumubrennen wird der Stern veränderlich. Am Typ derVeränderlichkeit kann man also evtl. gewisse Phasen erkennen. Beteigeuze ist auch veränderlich, halbregelmäßig, wobei die Ursache hier allerdings offenbar nicht im Kern, sondern der =>Atmosphäre zu suchen ist.

Kommentar-Direktlink Gustav· 18.01.12 · 21:49 Uhr

@Alderamin: Ja, auch das war mein Gedankengang, wie ich meineFrage selbst hinterfragte. Was ich aber nicht ausschliessen kann in meiner Überlegung ist, dass es zwar keine großen Konvektionen im Stern gibt und damit keine gute Verteilung der Metalle, aber zumindestens im kleineren Maßstab ein Austausch von Material im Stern. Die Modelle sind ja meist Näherungsmodelle und vielleicht nicht so Absolut in der Realität. Möglich dass es Vorgänge im Stern gibt, die zumindestens eine Teilweise Durchmischung erlauben - viel zu wenig (wahrscheinlich um mehrere Größenordnungen zu wenig) um Wasserstoff in großen Mengen wieder in den Kern zu bringen, aber vielleicht ausreichend um mittels Spektroskopie das messen zu können.

Aber gut, das ist gerade nur mal so dahingeschrieben, in Wirklichkeit habe ich keine Ahnung davon, kann also genau so absoluter Unsinn sein.

Kommentar schreiben

Netiquette·AGB