Bildnachweis: Hubble
Drei der größten Explosionen des Universums: Gammastrahlenausbrüche, Röntgenblitze und Supernovae könnten tatsächlich aus demselben Ereignis stammen - dem Zusammenbruch eines supermassiven Sterns. Ein Astronom von Caltech hat herausgefunden, dass die verschiedenen Arten von Explosionen dieselbe Energiemenge zu enthalten scheinen. Sie werden nur unterschiedlich zwischen Niedrigenergie- und Hochenergiestrahlen aufgeteilt. Die NASA wird ein neues Raumschiff zur Erkennung von Gammastrahlen namens SWIFT auf den Markt bringen, das 100 Gammastrahlenbüsten pro Jahr erkennen soll. Dies sollte Wissenschaftlern neue Ziele für das Studium geben.
In den letzten Jahrzehnten haben Astrophysiker über den Ursprung mächtiger, aber scheinbar unterschiedlicher Explosionen gerätselt, die den Kosmos mehrmals am Tag erleuchten. Eine neue Studie in dieser Woche zeigt, dass alle drei Arten dieser kosmischen Explosionen - Gammastrahlenausbrüche, Röntgenblitze und bestimmte Supernovae vom Typ Ic - tatsächlich durch ihre gemeinsame Explosionsenergie miteinander verbunden sind, was darauf hindeutet, dass eine einzige Art von Phänomen, Die Explosion eines massiven Sterns ist der Schuldige. Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist der „Fluchtweg“, den die Energie nutzt, wenn sie vor dem sterbenden Stern und seinem neugeborenen Schwarzen Loch flieht.
In der Ausgabe vom 13. November der Zeitschrift Nature berichten der Caltech-Doktorand Edo Berger und eine internationale Gruppe von Kollegen, dass kosmische Explosionen fast die gleiche Gesamtenergie haben, aber diese Energie wird bei jeder Explosion unterschiedlich zwischen schnellen und langsamen Jets aufgeteilt. Möglich wurde diese Erkenntnis durch Funkbeobachtungen, die am Very Large Array (VLA) des National Radio Astronomy Observatory und am Owens Valley Radio Observatory von Caltech durchgeführt wurden, eines Gammastrahlenausbruchs, der vom Satelliten High Energy Transient Explorer (HETE) der NASA lokalisiert wurde am 29. März dieses Jahres.
Der Ausbruch, der mit 2,6 Milliarden Lichtjahren der nächste klassische Gammastrahlenausbruch ist, der jemals entdeckt wurde, ermöglichte es Berger und den anderen Teammitgliedern, beispiellose Details über die Jets zu erhalten, die aus dem sterbenden Stern schießen. Der Ausbruch war im Sternbild Löwe.
„Durch die Überwachung aller Fluchtwege haben wir festgestellt, dass die Gammastrahlen nur ein kleiner Teil der Geschichte für diesen Ausbruch waren“, sagt Berger und bezieht sich auf den verschachtelten Strahl des Ausbruchs vom 29. März, der einen dünnen Kern aus schwachem Gamma aufwies Strahlen, umgeben von einer langsamen und massiven Hülle, die reichlich Radiowellen erzeugte.
"Das hat mich verblüfft", fügt Berger hinzu, "weil Gammastrahlenexplosionen hauptsächlich Gammastrahlen erzeugen sollen, keine Radiowellen!"
Gammastrahlenausbrüche, die vor Jahrzehnten erstmals versehentlich von Militärsatelliten entdeckt wurden, die nach Atomtests auf der Erde und im Weltraum Ausschau halten, treten etwa einmal am Tag auf. Bisher wurde allgemein angenommen, dass die Explosionen so titanisch sind, dass die beschleunigten Partikel, die in Antipodenstrahlen herausströmen, immer erstaunliche Mengen an Gammastrahlung abgeben, manchmal für Hunderte von Sekunden. Andererseits scheinen die zahlreicheren Supernovae vom Typ Ic in unserem lokalen Teil des Universums schwächere Explosionen zu sein, die nur langsame Teilchen produzieren. Es wurde angenommen, dass Röntgenblitze den Mittelweg einnehmen.
„Die Erkenntnisse aus dem Ausbruch des 29. März haben uns veranlasst, zuvor untersuchte kosmische Explosionen zu untersuchen“, sagt Berger. „In allen Fällen haben wir festgestellt, dass die Gesamtenergie der Explosion gleich ist. Das bedeutet, dass kosmische Explosionen Bestien mit unterschiedlichen Gesichtern, aber demselben Körper sind. “
Laut Shri Kulkarni, MacArthur-Professor für Astronomie und Planetenwissenschaften bei Caltech und Berger's Thesis Supervisor, sind diese Ergebnisse von Bedeutung, da sie darauf hindeuten, dass viel mehr Explosionen unentdeckt bleiben könnten. "Indem wir uns auf Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen verlassen, um uns zu sagen, wann eine Explosion stattfindet, legen wir möglicherweise nur die Spitze des kosmischen Explosionseisbergs frei."
Das Rätsel, dem wir uns an dieser Stelle stellen müssen, fügt Kulkarni hinzu, ist, warum die Energie bei einigen Explosionen einen anderen Fluchtweg wählt als bei anderen.
Jedenfalls, so Dale Frail, Astronom am VLA und Mitautor des Nature-Manuskripts, werden Astrophysiker mit ziemlicher Sicherheit in naher Zukunft Fortschritte machen. In wenigen Monaten wird die NASA einen als Swift bekannten Gammastrahlendetektionssatelliten starten, der voraussichtlich etwa 100 Gammastrahlenausbrüche pro Jahr lokalisieren wird. Noch wichtiger ist, dass der neue Satellit innerhalb von ein oder zwei Minuten nach der ersten Erkennung sehr genaue Positionen der Bursts weiterleitet.
Der Artikel in Nature trägt den Titel „Ein gemeinsamer Ursprung für kosmische Explosionen, die aus der Kalorimetrie von GRB 030329 abgeleitet wurden.“ Neben Berger, dem Hauptautor, und Kulkarni und Frail sind die anderen Autoren Guy Pooley vom Mullard Radio Astronomy Observatory der Universität Cambridge; Vince McIntyre und Robin Wark, beide von der Australia Telescope National Facility; Re'em Sari, außerordentlicher Professor für Astrophysik und Planetenwissenschaften an der Caltech; Derek Fox, Postdoktorand für Astronomie bei Caltech; Alicia Soderberg, Doktorandin in Astrophysik bei Caltech; Sarah Yost, Postdoktorandin in Physik bei Caltech; und Paul Price, ein Postdoktorand am Institut für Astronomie der Universität von Hawaii.
Originalquelle: Caltech-Pressemitteilung
