Ein erstaunlicher Gammastrahlenausbruch mit der Bezeichnung GRB 221009A sorgt immer noch für Erstaunen, obwohl seit seiner Entdeckung mehr als ein Jahr vergangen ist. Wissenschaftler aus Italien haben kürzlich eine Studie veröffentlicht, die zeigt, wie die Ionosphäre unseres Planeten aufgrund ihrer hohen Intensität und langen Dauer beeinflusst wurde.
Die Ionosphäre ist eine der atmosphärischen Schichten der Erde und erstreckt sich von 60 km bis über 950 km Höhe. Die untere Hälfte, die sogenannte Unterseite, enthält elektrisch geladenes Plasma und erstreckt sich bis zu 350 km. Jenseits von 350 km liegt die obere Hälfte, die sogenannte Oberseite.
Laden der Oberseite
Laut Mirko Piersanti, Professor an der Universität von L’Aquila, wurden Gammastrahlenausbrüche oft auf der Unterseite, aber selten auf der Oberseite der Ionosphäre beobachtet. „Das liegt daran, dass die Plasmadichte und Leitfähigkeit auf der Oberseite viel geringer ist als auf der Unterseite. Um diesen Effekt zu beobachten, braucht man außerdem einen Satelliten, der Beobachtungen machen kann und in dieser Schicht umkreist“, sagte Piersanti.
Ein solcher Satellit umkreiste die Erde zufällig in einer Höhe von 507 km. „Der China Seismo Electromagnetic Satellite (CSES), eine chinesisch-italienische Mission, war zur richtigen Zeit am richtigen Ort, unter der Beleuchtungszone dieses Gammastrahlenausbruchs. „Der Satellit verfügt über ein Instrument, das einen deutlichen Anstieg des elektrischen Feldes in der oberen Ionosphäre aufzeichnete“, sagte Piersanti.
Der Zusammenhang zwischen dieser Beobachtung und dem Gammastrahlenausbruch war zunächst nicht klar. Laut Piersanti wird die Dynamik der Ionosphäre typischerweise vollständig von der Sonne bestimmt. „Das erste, was wir dachten, war wahrscheinlich, dass etwas von der Sonne kam. Aber die Sonne emittierte Ausbrüche, die zeitlich nicht mit dem übereinstimmten, was wir beobachteten. Außerdem waren wir damals sicher, dass ein Gammastrahlenausbruch niemals in der Lage sein würde, eine solche Variation in der Ionosphäre auf der Oberseite zu erzeugen.“
„Nach der Analyse der Daten des CSES sowie des Integral-Weltraumteleskops der ESA änderten wir jedoch unsere Meinung. Nun halten wir es für möglich, dass ein Gammastrahlenausbruch Auswirkungen auf die gesamte Ionosphäre haben kann“, sagte er.
Durch die Entfernung gespart
Während die Reihe der Ereignisse, die GRB 221009A (Supernova-Explosion oder Entstehung eines Schwarzen Lochs) erzeugten, noch unbestimmt ist, befindet sich die Gammastrahlenquelle fast 2 Milliarden Lichtjahre entfernt – ziemlich weit von unserer Milchstraßengalaxie entfernt.
Laut Piersanti könnte ein Ereignis in unserer Galaxie (die 100.000 Lichtjahre breit ist) Schäden an der Ozonschicht der Erde verursachen, wenn ein so weit entferntes Ereignis eine erhebliche Störung im relativ weniger leitfähigen Teil der Ionosphäre verursachen kann.
„Ich habe die Ozonschichtdaten nicht durchgesehen, aber dieser Gammastrahlenausbruch hat das Potenzial, die Ozonschicht zu stören. Tatsächlich arbeiten wir mithilfe statistischer Analysen an den möglichen Auswirkungen, die ein Gammastrahlenausbruch wie GRB 221009A in der Ozonschicht hervorrufen kann. Wir erstellen außerdem eine Tabelle der vergangenen Gammastrahlenausbrüche und der Beobachtungen der Ozonschicht und versuchen herauszufinden, ob sie übereinstimmen“, sagte er.
Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42551-5
Dhananjay Khadilkar ist ein in Paris lebender Journalist.