Der nächste Gammastrahlenausbruch, der jemals entdeckt wurde

Bildnachweis: NRAO

Gammastrahlenexplosionen (GRB) sind die größten bekannten Explosionen im Universum. immens mächtig, schnell zu verblassen, aber normalerweise unglaublich weit weg. Astronomen des National Radio Astronomy Observatory hatten jedoch Glück, als sie einen kürzlich durchgeführten GRB analysierten und feststellten, dass er nur 2,6 Milliarden Lichtjahre entfernt war (die meisten sind normalerweise viermal weiter entfernt). Was diese Ausbrüche verursacht, ist ein Rätsel, aber die Theorien beinhalten normalerweise schwarze Löcher auf katastrophale Weise – sie kollidieren in ein anderes schwarzes Loch; Ein Magnetfeld wie eine Feder usw. einwickeln. Dieser enge Ausbruch hat das Rätsel nicht gelöst, aber es hat den Astronomen ermöglicht, eine Idee auszuschließen, dass Material von einem GRB wie „Kanonenkugeln“ explodiert.

Der nächste bekannte Gammastrahlenausbruch (GRB) bietet Astronomen die seltene Gelegenheit, Informationen zu erhalten, die für das Verständnis dieser mächtigen kosmischen Explosionen von entscheidender Bedeutung sind. Extrem präzise Radioteleskopbeobachtungen haben bereits einen vorgeschlagenen Mechanismus für die Bursts ausgeschlossen.

"Dies ist der nächste und hellste GRB, den wir je gesehen haben, und wir können ihn verwenden, um die Physik der Funktionsweise dieser Bursts zu entschlüsseln", sagte Greg Taylor vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Socorro, NM. Taylor arbeitete mit Dale Frail, ebenfalls Mitglied der NRAO, zusammen mit Prof. Shri Kulkarni und dem Doktoranden Edo Berger von Caltech an der Untersuchung eines am 29. März 2003 entdeckten GRB. Die Wissenschaftler präsentierten ihre Ergebnisse auf dem Treffen der American Astronomical Society in Nashville, TN .

VLBA-BILD von GRB 030329

KREDIT: NRAO / AUI / NSF
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Taylor und Frail verwendeten das Very Long Baseline Array (VLBA) der National Science Foundation (NSF) und andere Radioteleskope, um den als GRB 030329 bekannten Ausbruch zu untersuchen. In einer Reihe von Beobachtungen vom 1. April bis 19. Mai bestimmten sie die Größe des Ausdehnung des „Feuerballs“ aus dem Ausbruch und Messung seiner Position am Himmel mit großer Präzision.

In einer Entfernung von etwa 2,6 Milliarden Lichtjahren befindet sich GRB 030329 kaum nebenan. Im Vergleich zu anderen GRBs in typischen Entfernungen von 8 bis 10 Milliarden Lichtjahren bietet es jedoch ein einfacheres Ziel für Studien.

"Wir erwarten nur einen Ausbruch pro Jahrzehnt in dieser Nähe", sagte Frail.

Durch die genaue Messung der Objektposition konnten die Wissenschaftler zeigen, dass ein theoretisches Modell für GRBs ausgeschlossen werden kann. Dieses im Jahr 2000 vorgeschlagene Modell besagt, dass die vom GRB emittierte Radiowellenenergie aus „Kanonenkugeln“ von Material stammt, das bei extrem hohen Geschwindigkeiten aus der Explosion geschossen wurde.

"Das" Kanonenkugelmodell "sagte voraus, dass sich das funkemittierende Objekt um einen bestimmten Betrag über den Himmel bewegen sollte. Wir haben diesen Antrag nicht gesehen “, sagte Taylor.

Das derzeit übliche „Feuerballmodell“ von GRBs besagt, dass die Funkemission von einer sich schnell ausbreitenden Stoßwelle herrührt. Dieses Modell wurde erstmals von Peter Meszaros, Bohdan Paczynski und Sir Martin Rees vorgeschlagen, die 2000 für ihre Arbeit den Bruno Rossi-Preis der American Astronomical Society erhielten. In diesem Standardmodell wird die Emission schwächer, wenn sich die Stoßwelle nach außen ausdehnt, aber das Zentrum der beobachteten Emission ändert ihre Position nicht.

Das Kanonenkugelmodell schlägt jedoch vor, dass die Emission aus unterschiedlichen Konzentrationen von Materie stammt, die vom Ausbruch nach außen geschossen werden. Wenn sie sich weiter vom Ausbruch entfernen, sollte ihre Bewegung als Änderung ihrer Position am Himmel erkannt werden. Am 3. April sagten Befürworter des Kanonenkugelmodells eine bestimmte Bewegungsmenge für GRB 030329 voraus und schlugen vor, dass die scharfe Funkvision der VLBA die Bewegung erkennen und ihre Vorhersage bestätigen könnte.

Stattdessen "stimmen unsere Beobachtungen mit keiner Bewegung überein", sagte Taylor. "Dies steht im Widerspruch zum Kanonenkugelmodell – sie haben auf der Grundlage ihres Modells eine spezifische Vorhersage getroffen, und die Beobachtungen bestätigen sie nicht", fügte er hinzu.

Die direkte Messung der Größe des GRB-Feuerballs durch die Wissenschaftler wird auch neue Einblicke in die Physik hinter dem Ausbruch liefern.

"Indem wir die Größe und die Expansionsrate direkt messen, können wir der Physik einige echte Grenzen setzen", sagte Taylor. Zunächst sagte er: „Wir können bereits bestätigen, dass sich der Feuerball nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, wie das Standardmodell vorhersagt. Sobald unsere Beobachtungen im Mai vollständig analysiert sind, können wir die Energie des Bursts begrenzen und das Standardmodell testen. “

Taylor und Frail beobachteten GRB 030329 mit der VLBA am 1. und 6. April. Am 22. April verwendeten sie zusätzlich zur VLBA das 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg. Am 19. Mai verwendeten sie die VLBA, das Very Large Array (VLA) in New Mexico, das Robert C. Byrd Green Bank-Teleskop der NSF in West Virginia und das Effelsberg-Teleskop.

Zusätzlich zu Gamma- und Röntgenbeobachtungen wurde sichtbares Licht von GRB 030329 von 65 Teleskopen auf der ganzen Welt beobachtet. Am hellsten war das sichtbare Licht dieses Ausbruchs mit mittelgroßen Amateurteleskopen nachweisbar.

Gammastrahlenexplosionen wurden erstmals 1967 durch eine Satellitenüberwachung gemäß dem Vertrag über das Verbot von Atomtests von 1963 entdeckt. Drei Jahrzehnte später waren Astronomen nicht in der Lage, ihre Entfernungen von der Erde zu bestimmen, und konnten daher die Physik, die den Explosionen zugrunde liegt, nicht verstehen. 1997 wurden die ersten Entfernungsmessungen an GRBs durchgeführt, und das Very Large Array (VLA) des NSF erkannte die erste Funkemission eines GRB-Nachglühens.

Nachdem die Wissenschaftler festgestellt hatten, dass GRBs aus fernen Galaxien stammen und wahrscheinlich in Regionen dieser Galaxien vorkommen, in denen sich aktiv Sterne bilden, wurden etwa 200 vorgeschlagene Modelle für die Ursachen von GRBs auf eine Handvoll lebensfähiger Modelle reduziert.

Die meisten Wissenschaftler glauben heute, dass GRBs durch eine gewaltsame Explosion entstehen, die das Leben eines Sterns beendet, der viel massereicher ist als die Sonne. Während eine Explosion wie eine typische Supernova einen dichten Neutronenstern hinterlässt, hinterlässt eine GRB-Explosion ein Schwarzes Loch, eine Massenkonzentration mit einer so starken Anziehungskraft, dass nicht einmal Licht entweichen kann.

Die VLBA ist ein kontinentweites System von zehn Radioteleskopantennen, die von Hawaii im Westen bis zu den US-amerikanischen Jungferninseln im Osten reichen und das größte Auflösungsvermögen oder die Fähigkeit bieten, feine Details in der Astronomie zu erkennen. Die 1993 eingeweihte VLBA wird vom Array Operations Center der NRAO in Socorro, New Mexico, aus betrieben.

Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc. betrieben wird.

Originalquelle: NRAO-Pressemitteilung

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