Das Röntgen-Nachleuchten von GRB 080916C erscheint orange und gelb in dieser Ansicht, die Bilder von Swifts UltraViolet/Optical- und Röntgenteleskopen zusammenführt. Bildnachweis: NASA/Swift/Stefan Immler
Forscher, die das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop verwenden, berichten von einer Gammastrahlenexplosion, die alles wegbläst, was sie zuvor gesehen haben. Die Explosion, die im letzten Herbst im Sternbild Carina aufgezeichnet wurde, setzte die Energie von 9.000 Supernovae frei.Der Kollaps sehr massereicher Sterne kann zu heftigen Explosionen führen, die von starken Gammastrahlen-Lichtausbrüchen begleitet werden, die zu den hellsten Ereignissen im Universum gehören. Typische Gammablitze emittieren Photonen mit Energien zwischen 10 Kiloelektronenvolt und etwa 1 Megaelektronenvolt. Photonen mit Energien über Megaelektronenvolt wurden in einigen sehr seltenen Fällen gesehen, aber die Entfernungen zu ihren Quellen waren nicht bekannt. Ein internationales Forschungskonsortium berichtet in der dieswöchigen Ausgabe des JournalsWissenschafts-Expressdass das Fermi Gamma-Ray-Weltraumteleskop Photonen mit Energien zwischen 8 Kiloelektronenvolt und 13 Gigaelektronenvolt entdeckt hat, die vom Gammastrahlenausbruch 080916C ankommen.
Fermi, früher bekannt als GLAST, im Bild vor dem Start im Frühjahr 2008. Bildrechte: NASA/Dmitri Gerondidakis
Die Explosion mit der Bezeichnung GRB 080916C ereignete sich am 16. September (19:13 Uhr am 15. im Osten der USA) kurz nach Mitternacht GMT. Zwei der wissenschaftlichen Instrumente von Fermi – das Large Area Telescope und der Gamma-ray Burst Monitor – zeichneten das Ereignis gleichzeitig auf. Zusammen bieten die beiden Instrumente einen Blick auf die Gammastrahlung der Explosion mit Energien im Bereich von 3.000 bis mehr als 5 Milliarden Mal der des sichtbaren Lichts.
Ein Team um Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland, stellte mithilfe des Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND) auf dem 2,2-Meter . fest, dass die Explosion 12,2 Milliarden Lichtjahre entfernt stattfand (7,2 Fuß) Teleskop an der Europäischen Südsternwarte in La Silla, Chile.
„Das war schon ein aufregender Ausbruch“, sagt Julie McEnery, stellvertretende Fermi-Projektwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Aber mit der Distanz des GROND-Teams wurde es von aufregend zu außergewöhnlich.“
Astronomen glauben, dass die meisten Gammastrahlenexplosionen auftreten, wenn exotischen massereichen Sternen der Kernbrennstoff ausgeht. Wenn der Kern eines Sterns zu einem Schwarzen Loch kollabiert, schießen Materialstrahlen – angetrieben durch noch nicht vollständig verstandene Prozesse – mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen. Die Jets bohrten sich vollständig durch den kollabierenden Stern und wandern weiter in den Weltraum, wo sie mit dem zuvor vom Stern abgegebenen Gas interagieren. Dies erzeugt helle Nachleuchten, die mit der Zeit verblassen.
Der Ausbruch ist nicht nur spektakulär, sondern auch rätselhaft: Eine merkwürdige Zeitverzögerung trennt die Emissionen mit der höchsten Energie von der niedrigsten. Eine solche Zeitverzögerung wurde nur in einem früheren Ausbruch deutlich gesehen, und Forscher haben mehrere Erklärungen dafür, warum sie existieren könnte. Es ist möglich, dass die Verzögerungen durch die Struktur dieser Umgebung erklärt werden könnten, wobei die niederenergetischen und hochenergetischen Gammastrahlen „von verschiedenen Teilen des Jets kommen oder durch einen anderen Mechanismus erzeugt werden“, sagte Peter Michelson ., Principal Investigator des Large Area Telescope , ein Physikprofessor an der Stanford University, der dem Department of Energy angegliedert ist.
Eine andere, weitaus spekulativere Theorie besagt, dass Zeitverzögerungen möglicherweise nicht von irgendetwas in der Umgebung des Schwarzen Lochs herrühren, sondern von der langen Reise der Gammastrahlen vom Schwarzen Loch zu unseren Teleskopen. Wenn die theoretisierte Idee der Quantengravitation richtig ist, dann ist der Raum im kleinsten Maßstab kein glattes Medium, sondern ein stürmischer, kochender Schaum aus „Quantenschaum“. Niederenergetische (und damit leichtere) Gammastrahlen würden sich schneller durch diesen Schaum bewegen als energiereichere (und damit schwerere) Gammastrahlen. Im Laufe von 12,2 Milliarden Lichtjahren könnte sich dieser sehr kleine Effekt zu einer erheblichen Verzögerung summieren.
Die Fermi-Ergebnisse liefern den bisher stärksten Test für die Beständigkeit der Lichtgeschwindigkeit bei diesen extremen Energien. Da Fermi mehr Gammablitze beobachtet, können Forscher nach Zeitverzögerungen suchen, die in Bezug auf die Bursts variieren. Wenn der Quantengravitationseffekt vorhanden ist, sollten die Zeitverzögerungen in Bezug auf die Entfernung variieren. Wenn die Umgebung des Burst-Ursprungs die Ursache ist, sollte die Verzögerung relativ konstant bleiben, egal wie weit der Burst entfernt ist.
„Dieser eine Ausbruch wirft alle möglichen Fragen auf“, sagt Michelson. 'In ein paar Jahren werden wir eine ziemlich gute Stichprobe von Bursts haben und vielleicht einige Antworten.'
Quelle: Eurekalert