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2025-09-19T20:22:41Z

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'''Gammaastronomie''' oder '''Gammastrahlen-Astronomie''' ist die Erforschung des [[Weltraum]]s mittels [[Gammateleskop]]en. Aufgrund des viel höheren Energiebereichs der [[Gammastrahlung|Gammaquanten]] (> 500 [[Elektronenvolt|keV]]) im Vergleich zu sichtbarem [[Licht]] (~ 1 eV) und damit einhergehend auch der z. T. völlig unterschiedlichen Ursachen, erlaubt die Gammaastronomie Einblicke in neue [[Phänomen]]e im [[Universum]], insbesondere gewaltige [[Explosion]]en und [[Sternkollision|Kollisionen]] von [[Stern]]en und anderen Himmelskörpern. Die Gammaastronomie öffnete somit ein Fenster in ganz andere Bereiche der [[Astronomie]].

== Grundlagen ==
=== Weltraumgestützte Gammaastronomie ===
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 [[Erdatmosphäre]] absorbiert werden. Wissenschaftler, die [[Gammastrahlenquelle]]n im Weltraum untersuchen wollen, müssen sich deshalb auf entsprechende [[Observatorium|Observatorien]] verlassen, die auf [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] die Erde umkreisen.
Es ist jedoch auch außerhalb der Erdatmosphäre nicht möglich, Gammastrahlenquellen wie im [[Licht|sichtbaren Licht]] mittels eines [[Fernrohr|Linsen]]- oder [[Spiegelteleskop]]s zu beobachten, da diese hochenergetischen Strahlen nicht von Linsen gebrochen und nicht von Spiegeln reflektiert werden. Man verwendet daher sandwichartig übereinander gelagerte [[Szintillationszähler]], bei denen beim Durchgang eines [[Photon|Gammaphotons]] durch ein bestimmtes Material Lichtblitze erzeugt werden: Die Lichtblitze werden durch Halbleiter-[[Photomultiplier]] gemessen, wobei ihre Spur durch den Detektorstapel eine grobe Richtungsabschätzung des einfallenden Gammaphotons auf ein paar [[Winkel|Grad]] genau ermöglicht.

=== Gammaastronomie am Erdboden ===
[[Datei:Magic-Telescope.jpg|mini|hochkant|MAGIC, Tscherenkow-Teleskop auf La Palma; Bild: MAGIC-Kollaboration]]
Mit bildgebenden Tscherenkow-Teleskopen ist es seit Anfang der 2000er Jahre möglich, Gammastrahlen indirekt vom Erdboden aus zu beobachten, indem man die Wechselwirkung der [[kosmische Gammastrahlung|kosmischen Gammastrahlung]] mit der [[Erdatmosphäre]] beobachtet. Hierbei entstehen beim Zusammenprall der Gammaphotonen mit den Molekülen der Hochatmosphäre [[Sekundärteilchen]]schauer, welche wiederum beim Flug durch die Atmosphäre [[Tscherenkow-Strahlung|Tscherenkow-Licht]] aussenden. Der dadurch in Flugrichtung der [[Elementarteilchen|Teilchen]] entstehende (d. h. auf den Erdboden gerichtete), kegelförmige Lichtblitz kann mit Tscherenkow-Teleskopen gemessen werden.

== Geschichte ==
=== Anfänge ===
Auch wenn schon in den 1940er und 1950er Jahren vermutet wurde, dass es Gammastrahlen im Weltraum geben könnte, so konnte doch erst der Satellit [[Explorer 11]] (gestartet am 27. April 1961), der nur für diesen Zweck gebaut wurde, Gammastrahlen entdecken. Während seiner 4 Monate langen Mission entdeckte er 22 Gammastrahlenereignisse.

=== Gammasatelliten ===
Explorer 11 war der erste einer Reihe von Satelliten, die von nun an regelmäßig im [[Orbit (Himmelsmechanik)|Orbit]] Gammastrahlen beobachten:
* [[Orbiting Solar Observatory|OSO-3]] entdeckte 1967 Gammastrahlen-Quellen entlang unserer [[Galaxie]], der [[Milchstraße]], die sich um den [[Halo (Astronomie)|Halo]] konzentrierten.
* Die [[Vela (Satellit)|Vela-Satelliten]], eigentlich amerikanische [[Spionagesatellit]]en, die [[Atomwaffentest]]s aufspüren sollten, entdeckten zwischen Juli 1969 und April 1979 zum ersten Mal die sogenannten [[Gammablitz]]e.
* [[SAS-2]] ([[NASA]]) und [[COS-B]] ([[ESA]]) konnten in den 1970er Jahren erstmals detaillierte Karten über das [[Gammastrahlen|Gammaspektrum]] im [[Weltraum]] liefern.
* [[Compton Gamma Ray Observatory|CGRO]], ein 17-Tonnen-Satellit der Superlative, lieferte in den 1990er Jahren enorme Datenmengen über [[Gammastrahlenquelle]]n und erweiterte unser Wissen in diesem Bereich enorm. Er musste jedoch 2000 zum Absturz gebracht werden.
* [[Integral (Raumfahrt)|INTEGRAL]], ein Satellit mit noch genauerer Auflösung, den die ESA am 17. Oktober 2002 in den Orbit gebracht hat.
* [[Fermi Gamma-ray Space Telescope]], ein ''Weitwinkel-Gammastrahlen-Weltraum-Teleskop'' (vormaliger Name ''Gamma-ray Large Area Space Telescope'', GLAST) wurde am 11. Juni 2008 in den Orbit gebracht.

=== Gammateleskope am Erdboden ===
[[Datei:Ct2ct3 nah n.jpg|mini|rechts|250px|Zwei Teleskope des HESS-Teleskop-Arrays]]
Bei der erdgebundenen Beobachtung von Gammastrahlen sind, nach einer Reihe von kleineren Versuchsprojekten, zwei wegweisende Projekte zu nennen, die sich im Betrieb befinden:
* [[H.E.S.S.]] (High Energy Stereoscopic System) in [[Namibia]], welches aus 4 Einzelteleskopen mit einem Durchmesser von jeweils 13 Metern sowie einem Großteleskop mit 614 m² Spiegelfläche in der Mitte des quadratischen Arrays besteht. Die Spiegel der einzelnen Teleskope bestehen wiederum aus 400 runden (60 cm Durchmesser) bzw. 875 sechseckigen (90 cm Kante zu Kante) Segmenten.
* [[MAGIC-Teleskop|MAGIC]] (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov Telescope) auf [[La Palma]], [[Kanarische Inseln]]. Das Teleskop hat einen 17 Meter großen [[Segmentspiegel]] aus 1000 einzelnen Aluminiumplatten und kann aufgrund seiner Beweglichkeit insbesondere zur Beobachtung der kurzlebigen Gammablitze benutzt werden. Es ist Nachfolger des [[High Energy Gamma Ray Astronomy|HEGRA]] ''Atmospheric Cherenkov Telescope System'' an gleicher Stelle.

== Forschungsobjekte der Gammaastronomie ==
Aufgrund der bereits erwähnten hohen Energie der Gammastrahlung (über 10<sup>5</sup> eV im Vergleich zu Licht mit ~1,5..3 eV) müssen auch die Entstehungsmechanismen dieser Strahlung ganz andere als die des Lichts sein. In der Mehrzahl sind dies dramatische Explosionen und Kollisionen im Weltall:

* [[Gammablitz]]e, welche wenige Sekunden lang andauern und für diese Zeit alle anderen Gammaquellen im Universum überstrahlen. Sie sind nach neuesten Theorien in den meisten Fällen eine besondere Form der [[Supernova]]explosion eines massereichen [[Stern]]s am Ende seines Lebens.
* Überreste von Supernovaexplosionen, wie [[Neutronenstern]]e und [[Schwarzes Loch|Schwarze Löcher]] senden beim Einfang von Materie ebenfalls Gammastrahlung aus (bei Schwarzen Löchern wird diese Strahlung auch der ''Todesschrei der Materie'' genannt, da es das letzte ist, was man von ihr sieht).
* [[Stoßwellen]] in den abgestoßenen [[Sternatmosphäre|Gashüllen]] von Sternexplosionen, die auftreten, wenn das mit nahezu [[Lichtgeschwindigkeit]] expandierende [[Gas]] auf langsameres Gas prallt.
* Heiße [[Nebel (Astronomie)|Gaswolken]], die durch verschiedene Prozesse beständig angeregt werden. Bspw. intergalaktisches Gas in [[Galaxienhaufen]].
* [[Aktive Galaxie]]n, also Galaxien, in denen viel [[Energie]] umgesetzt wird. Darunter fallen [[Starburstgalaxie]]n (extrem hohe [[Sternentstehungsrate]], vor allem durch [[Galaxienkollision]]en hervorgerufen), [[Aktiver galaktischer Kern|Aktive galaktische Kerne]] (der Zentralbereich und insbesondere das zentrale Schwarze Loch sind extrem aktiv, also ein [[Quasar]]).
* Schließlich sucht man nach Spuren der [[Annihilation]] (paarweise Vernichtung) [[Dunkle Materie|Dunkler Materie]], um diese geheimnisvolle Materie, deren Wirken man über ihre [[Gravitation]]swirkung im Universum indirekt sehen kann, direkt nachweisen zu können und herauszufinden aus welchen [[Elementarteilchen|Teilchen]] sie besteht.

Die höchste bisher beobachtete Photonenenergie von 16 [[TeV]], beobachtet mit dem [[High Energy Gamma Ray Astronomy|HEGRA]]-Teleskop, hatte ihre Quelle im [[Blazar]] [[Markarjan 501]].

[[Datei:HESS-Gammastrahlungsquellen Montage.jpg|mini|zentriert|700px|Durch H.E.S.S. gefundene Gammastrahlungsquellen (Montage)]]

== Siehe auch ==
[[Astronomie]], [[Satellit (Raumfahrt)|Satellit]], [[Teleskop]], [[Gammastrahlung]], [[Tscherenkow-Strahlung]], [[Röntgenastronomie]]

== Literatur ==
* Felix A. Aharonian: ''High energy gamma-ray astronomy.'' American Inst. of Physics, Melville 2009, ISBN 978-0-7354-0616-2
* Poolla V. Ramana Murthy, A. W. Wolfendale: ''Gamma-ray astronomy.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 1993, ISBN 0-521-42081-4
* Johannes A. Bleeker, W. Hermsen: ''X-ray and gamma-ray astronomy.'' Pergamon Pr. Oxford 1989, ISBN 0-08-040158-9

== Weblinks ==
{{Commonscat|Gamma-ray astronomy|Gammaastronomie}}
* {{DNB-Portal|4019200-3}}
* {{Webarchiv | url=http://www.astroteilchenphysik.de/topics/gamma/gamma.htm | wayback=20120304012238 | text=Weitere Informationen zur Gammaastronomie}}
* [https://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/CT/CT.html Max-Planck-Institut für Kernphysik – The HEGRA Atmospheric Cherenkov Telescope System]
* [http://magic.mppmu.mpg.de/ The MAGIC Telescope Project]
* [https://www.mpi-hd.mpg.de/HESS Max-Planck-Institut für Kernphysik – The H.E.S.S. Project]
* [https://www.mpe.mpg.de/gamma/ Gammaastronomie am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching]
* [http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/history_gamma.html The History of Gamma-ray Astronomy] NASA Goddard Space Flight Center (englisch, abgerufen am 18. Juni 2011)

{{Navigationsleiste Astronomie Wellenlängen}}
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[[Kategorie:Beobachtungsmethode der Astronomie]]

Gammaastronomie - Versionsgeschichte

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