Gammastrahlenausbrüche (GRBs) sind eines der energiereichsten Phänomene im Universum und auch eines der am wenigsten erforschten. Diese Energieexplosionen treten auf, wenn ein massereicher Stern zur Supernova wird und zwei Gammastrahlen aussendet, die Milliarden von Lichtjahren entfernt gesehen werden können. Da sie eng mit der Entstehung von Schwarzen Löchern verbunden sind, waren Wissenschaftler bestrebt, dieses seltene Ereignis genauer zu untersuchen.
Leider haben sich dafür nur wenige Gelegenheiten ergeben, da GRBs sehr kurzlebig sind (nur Sekunden dauern) und die meisten in fernen Galaxien aufgetreten sind. Aber dank der Bemühungen mit einer Reihe von Teleskopen konnten Astronomen bereits im Januar 2019 einen GRB (bezeichnet als GRB 190114C) entdecken. Ein Teil der Strahlung dieses GRB war die höchste Energie, die jemals beobachtet wurde , was dies zu einem Meilenstein in der Geschichte der Astronomie macht.
Die Studie, die diese Ergebnisse beschreibt (mit dem Titel „ Beobachtung inverser Compton-Emissionen eines langen Gammablitzes “) ist kürzlich in der Zeitschrift erschienenNaturund soll im Journal erscheinenAstronomie und Astrophysik.Die Studie wurde von Antonio de Ugarte Postigo von der Institut für Astrophysik von Andalusien und umfasste Mitglieder der MAGIC-Kollaboration, der NASA und Forschungsinstituten auf der ganzen Welt.
Um es klar auszudrücken, GRBs sind tatsächlich ziemlich häufig und treten etwa einmal pro Tag im beobachtbaren Universum auf. Aber wegen ihrer kurzen und flüchtigen Natur war es sehr schwierig, Instrumente an der Quelle zu trainieren, bevor sie verschwinden. Aber mit Hilfe mehrerer Teleskope, die für den Nachweis von Gammastrahlen optimiert sind, konnte GRB 190114 gerade noch rechtzeitig beobachtet werden.
Dazu gehörten die NASA- Neil Gehrels Swift-Observatorium , das Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop , sowie der bodengebundene Zwilling Große atmosphärische Gamma-Bildgebung Cherenkov (MAGIC)-Teleskope – die sich auf der Kanareninsel La Palma befindet und von der . betrieben wird Max-Planck-Institut für Physik (MPP).
Als diese Teleskope GRB 190114C beobachteten, stellten sie fest, dass ein Teil der freigesetzten Energie im Bereich von 1 Tera Elektronenvolt (TeV) gemessen wurde – etwa eine Billion mal so viel Energie pro Photon, die mit sichtbarem Licht beobachtet wird. Basierend auf früheren Beobachtungen schätzen Astronomen, dass sich das vom kollabierenden Stern emittierte Material mit 99,999 % der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen musste, um dieses Energieniveau zu erreichen.
Mit anderen Worten, Material eines sterbenden Sterns müsste bis an die Grenzen dessen, was physikalische Materie aushalten kann, beschleunigt werden, um einen solchen energetischen Ausbruch zu erzeugen. Dieses Material würde dann durch die Gaswolken, die den Stern umgeben (die Überbleibsel der äußeren Schichten, die weggeblasen wurden) getrieben, und verursacht einen Schock, der den Gammastrahlenausbruch selbst erzeugt.
Wissenschaftler haben lange Zeit versucht, extrem energiereiche Emissionen von GRBs zu beobachten, und dieser besondere Ausbruch bot die allererste Gelegenheit. Wie Dr. de Ugarte Postigo in einem ESA/Hubble Pressemitteilung :
„Wissenschaftler versuchen schon seit langem, sehr energiereiche Emission von Gammastrahlenausbrüchen zu beobachten.Diese neue Beobachtung ist ein wichtiger Schritt vorwärts in unserem Verständnis von Gammablitzen, ihrer unmittelbaren Umgebung und wie sich Materie verhält, wenn sie sich mit 99,999 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt.“
Mit Blick auf die Zukunft werden mehrere weltraumgestützte Observatorien die Supernova beobachten, die GRB 190114C produziert hat, um mehr über ihre Umgebung und die Entstehung dieses extremen Ausbruchs zu erfahren. Insbesondere europäischen Astronomen wurde Beobachtungszeit mit der NASA/ESA zur Verfügung gestellt Hubble-Weltraumteleskop um die Quellumgebung zu studieren.
Diese Bemühungen wurden von Astronomen unterstützt, die die Sehr großes Teleskop (VLT) und die Atacama Large Milimeter / Submilimeter Array (ALMA) in Chile. Durch die Kombination ihrer Beobachtungen mit den von Hubble erhaltenen Daten konnten die Astronomen die Wirtsgalaxie dieses GRB (die sich etwa 5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet) genauer beobachten.
Als Andrew Levan vom Institute for Mathematics, Astrophysics & Particle Physics Department of Astrophysics an der Radboud University in den Niederlanden, erklärt :
„Hubbles Beobachtungen deuten darauf hin, dass dieser besondere Ausbruch in einer sehr dichten Umgebung stattfand, mitten in einer hellen, 5 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie. Das ist wirklich ungewöhnlich und lässt vermuten, dass dies der Grund für dieses außergewöhnlich starke Licht ist.“
Dieser Meilenstein ist ein Beleg für die zunehmende Leistungsfähigkeit astronomischer Instrumente und die wachsende Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit. Es entspricht auch dem aktuellen Zeitalter der Astronomie, in dem revolutionäre Entdeckungen immer häufiger werden. Mit jedem Jahr werden nun regelmäßig Phänomene erforscht, die einst schlecht verstanden oder eingeschränkt waren.
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