Integral seziert superhellen Gammastrahlenexplosionen

Das Integral-Raumschiff der Europäischen Weltraumorganisation hat einen der hellsten Gammastrahlenausbrüche erfasst, die jemals gesehen wurden. Astronomen glauben auch, dass die Explosion ein Stück des Magnetfelds des Zentralmotors in den Weltraum gehoben hat. Der GRB erreichte die Erde am 19. Dezember 2004 und seitdem seziert das Integral-Team die Daten akribisch.

Integral, ein umlaufendes Gammastrahlenobservatorium, zeichnete das gesamte GRB-Ereignis von 2004 auf und lieferte Informationen zu einem der wichtigsten Gammastrahlen-Bursts (GRBs) der letzten Jahre. Als die Daten gesammelt wurden, sahen die Astronomen, wie der 500 Sekunden lange Ausbruch zu außergewöhnlicher Brillanz anstieg.

"Es gehört zu den besten 1% der hellsten GRBs, die wir je gesehen haben", sagt Diego Götz, CEA Saclay, Frankreich, der die Untersuchung leitete.

Die Helligkeit des Ereignisses, bekannt als GRB 041219A, hat es dem Team ermöglicht, die Polarisation der Gammastrahlen zu untersuchen. Die Polarisation bezieht sich auf die bevorzugte Richtung, in der die Strahlungswelle schwingt. Zum Beispiel arbeiten Polaroid-Sonnenbrillen mit sichtbarem Licht, indem sie nur eine einzige Polarisationsrichtung durchlassen und den größten Teil des Lichts daran hindern, in unsere Augen zu gelangen.

Das Team hat gezeigt, dass die Gammastrahlen stark polarisiert waren und sich in Höhe und Ausrichtung stark unterschieden.

Es wird angenommen, dass die Explosion eines GRB durch einen sich schnell bewegenden Gasstrahl erzeugt wird, der in der Nähe des Zentralmotors platzt. wahrscheinlich ein schwarzes Loch, das durch den Zusammenbruch des massiven Sterns entstanden ist. Die Polarisation steht in direktem Zusammenhang mit der Struktur des Magnetfeldes im Strahl. Dies ist eine der besten Möglichkeiten für Astronomen, um zu untersuchen, wie der Zentralmotor den Jet erzeugt. Götz sagte, es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie dies passieren könnte.

Im ersten Szenario transportiert der Jet einen Teil des Magnetfelds des Zentraltriebwerks in den Weltraum. Eine Sekunde beinhaltet, dass der Strahl das Magnetfeld weit vom Zentralmotor erzeugt. Ein dritter betrifft den Extremfall, in dem der Strahl kein Gas enthält, sondern nur magnetische Energie, und ein viertes Szenario beinhaltet, dass sich der Strahl durch ein vorhandenes Strahlungsfeld bewegt.

In jedem der ersten drei Szenarien wird die Polarisation durch sogenannte Synchrotronstrahlung erzeugt. Das Magnetfeld fängt Teilchen, sogenannte Elektronen, ein und zwingt sie zur Spirale, wobei polarisierte Strahlung freigesetzt wird. Im vierten Szenario wird die Polarisation durch Wechselwirkungen zwischen den Elektronen im Strahl und den Photonen im vorhandenen Strahlungsfeld verliehen.

Götz glaubt, dass die Integral-Ergebnisse ein Synchrotron-Modell bevorzugen, und von diesen dreien ist das wahrscheinlichste Szenario das erste, bei dem der Jet das Magnetfeld des Zentraltriebwerks in den Weltraum hebt. "Es ist der einzig einfache Weg, dies zu tun", sagt er.

Am liebsten würde Götz die Polarisation für jeden GRB messen, um festzustellen, ob für alle der gleiche Mechanismus gilt. Leider sind viele GRBs zu schwach, als dass die aktuelle Instrumentierung erfolgreich wäre. Selbst das hochmoderne IBIS-Instrument auf Integral kann den Polarisationszustand von Gammastrahlen nur aufzeichnen, wenn eine Himmelsquelle so hell ist wie GRB 041219A.

"Also müssen wir jetzt nur auf den nächsten großen warten", sagt er.

Quelle: ESA

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