Am 7. März 2023 hat das Gamma­strahlenteleskop Fermi der NASA einen Ausbruch beobachtet – den zweithellsten, der bislang gesichtet wurde. GRB 230307A hielt 200 Sekunden lang an und gehört damit zur Klasse der langen Gamma­strahlenausbrüche. Kurze Zeit später wurde das Nachleuchten dieses Ausbruchs mit Weltraum- und erdgebundenen Teleskopen untersucht. Diese Beobachtungen mussten schnell erfolgen, da das Nachleuchten rasch verblasste.

Der Gammastrahlenausbruch war am wahrscheinlichsten das Resultat einer Kollision zweier Neutro­nensterne, wodurch eine so genannte Kilonova ausgelöst wurde. Bei solchen Ereignissen verschmelzen die beiden Neutronensterne miteinander, wobei ein Teil ihrer Materie in den umgebenden Raum geschleudert wird. In diesen Auswurfmassen, in denen extreme Drücke und Temperaturen herrschen, kommt es auch zur Entstehung chemischer Elemente, deren Atommassen weit oberhalb derjenigen von Eisen liegen. Ihre Entstehung benötigt Energie, die von der Kilonova erzeugt wird.

Die Untersuchung von GRB 230307A erfolgte im Bereich von hochenergetischer Gamma- und Röntgen­strahlung, sichtbarem Licht, Infrarot und Radiowellen. Wie die Messungen zeigten, war das Nachleuchten im Infrarot schwach und verblasste schnell. Dabei wurde das Spektrum immer röter, es verschob sich also zu energieärmerer Strahlung hin. Die bei der Kilonova entstandene Gaswolke dehnte sich rasch aus und kühlte dabei stark ab.

Als man dann das JWST auf die Kilonova-Wolke richtete, war diese vom Erdboden aus nicht mehr zu beobachten. Die Instrumente NIRCam und NIRSpec nahmen detaillierte Spektren der Infrarotquelle am Ort des Geschehens auf. Im Spektrum befinden sich breite Linien, die belegen, dass sich das Gas mit hoher Geschwindigkeit ausbreitet. Eine der Linien ließ sich identifizieren. Sie stammt von Tellur (Te), einem Element, das auf der Erde sehr rar ist.

Zudem gelang es mit den Daten vom JWST, die Herkunft des Neutronendoppelsterns zu identifizieren: Es ist die Spiralgalaxie in der Mitte des Bilds. Der Doppelstern bestand ursprünglich aus zwei massereichen Hauptreihensternen, von denen sich der massereichere schneller zum Roten Riesen entwickelte und als Supernova explodierte. Dabei kollabierte der ehemalige Sternkern zu einem Neutro­nenstern. Später erlitt der etwas masseärmere Stern das gleiche Schicksal.

Durch den Impuls der Supernova-Explosionen wurde das Doppelsternsystem aus der Welteninsel herausgeschleudert und bewegte sich mit hoher Geschwindigkeit durch den intergalaktischen Raum. Dabei legte es zirka 120 000 Lichtjahre zurück, etwa den Durchmesser unseres Milchstraßensystems. Durch die Abstrahlung von Gravitationswellen rückten die beiden Neutronensterne immer näher zusammen, bis sie sich nach Milliarden Jahren in einer Kilonova miteinander vereinigten und dabei noch einmal ein kurzlebiges Feuerwerk erzeugten.