Einige Gammastrahlenausbrüche werden durch die Umwandlung großer Sterne in Schwarze Löcher verursacht. Was ist mit anderen? Bisher ist dies ein absolutes Rätsel.
Gammablitz Schritt für Schritt: Künstlerauge
Gestern sprachen wir über eine Hypothese, die eines der Geheimnisse von Gammastrahlenausbrüchen klärt – ihre Tendenz, in kleinen unregelmäßigen Galaxien und nicht in großen spiralförmigen oder elliptischen Galaxien zu erscheinen (lesen Sie: „Volles Gamma. Teil 1“). Jetzt ist es an der Zeit, sich mit einem weiteren Mysterium dieser katastrophalen Ereignisse zu befassen – mit kurzzeitigen Gammastrahlenausbrüchen.
Seit Jahrzehnten stellen Gammastrahlenausbrüche Experten vor große Rätsel. Unvorhersehbare starke Blitze mit einer beneidenswerten Häufigkeit erschienen hier und da am Sternenhimmel und schleuderten so viel Energie aus, dass sie mit Leichtigkeit das halbe Universum überwältigten und uns erreichten. Ihre Stärke ist so groß, dass das Blitzlicht oft ganze Galaxien „beleuchtet“und Hunderte von Milliarden ihrer Sterne für einige Momente sichtbar macht. Diese Blitze sind die hellsten Ereignisse im modernen Universum.
Heute glaubt man, dass der Ursprung einer Art von Gammastrahlenausbrüchen – lang – erklärt ist. Verursacht ihren Zusammenbruch von sehr massereichen Sternen, die sich in Schwarze Löcher verwandeln. Diese Annahme von Stanford Woosley wird allgemein akzeptiert. Die Ursprünge einer anderen Art von kurzlebigen Gammastrahlenausbrüchen sind jedoch noch unbekannt.
Auf dem Gamma-Ray Burst Symposium, das Ende Oktober stattfand, sprach Neil Gehrels, der eine Gruppe von Spezialisten leitet, die mit der Swift-Orbitalsonde arbeiten, die speziell zur Erforschung von Gamma entwickelt wurde, über dieses Thema -Bursts. Wir haben mehr als einmal über die Arbeit dieser Mission gesprochen („Invisible Explosions“), einschließlich der Beobachtung des stärksten Blitzes, der sogar dazu führte, dass einige Geräte abgesch altet wurden („Fine Hour“), und über die entfernteste Gammastrahlung brach aus uns heraus (" Weit weg")
„Seit den 1990er Jahren wurden genügend Daten gesammelt, die darauf hindeuten, dass lange und kurze Gammablitze unterschiedlichen Klassen angehören“, sagte Gerels, „und der Punkt ist der Unterschied in den Eigenschaften ihrer Strahlung.“Erstens dauern kurze Bursts weniger als 2 Sekunden; zweitens ist das von ihnen emittierte Spektrum anders als bei langen Bursts, es ist stärker in den hochenergetischen Teil verschoben.
Im Jahr 2005 zeigten Beobachtungen von kurzen Ausbrüchen, dass ihr Nachleuchten keine Reste von Supernova-Materie zeigt: Es stellt sich heraus, dass sie nicht als Folge der Explosion großer Sterne entstehen. Dafür erhielten sie sogar den Spitznamen „der Hund, der niemals bellt“. Woher kommen sie? Bisher gibt es dazu nur einige Vermutungen.
Die populärste Hypothese ist, dass die Quelle kurzer Gammastrahlenausbrüche die Kollision zweier Neutronensterne ist. Denken Sie daran, dass dies die Kerne von Sternen sind, die groß, aber nicht groß genug sind, um nach ihrem Tod ein Schwarzes Loch zu bilden. Die Substanz eines Neutronensterns unter dem Einfluss einer kolossalen Anziehungskraft erweist sich als so dicht, dass sie als "entartet" bezeichnet wird: Die darin enth altenen Elektronen "fallen" auf Protonen und bilden Neutronen. Solche Sterne mit einer Masse in der Größenordnung der Masse der gesamten Sonne haben einen Durchmesser von nur zehn Kilometern. Nur Schwarze Löcher sind dichter als sie. Sie können mehr über diese erstaunlichen Objekte im Artikel „Crumpling Space-Time“lesen, und wir werden auf Gammastrahlenausbrüche zurückkommen.
Wenn ein Paar Neutronensterne aufeinander zu rasen, ist der Unfall beeindruckend und kann nach Ansicht vieler Wissenschaftler einen starken und kurzlebigen Gammastrahlenausbruch auslösen. Ist es möglich, die Gültigkeit dieser Annahme zu überprüfen? Ganz. Dazu sollte man sich Gravitationswellen zuwenden – einer Art Störung des Raum-Zeit-Kontinuums. Ein Paar Neutronensterne, die immer näher zusammenlaufen, bewegt sich, alle beschleunigend, in einer Spirale, die solche Störungen hervorrufen sollte. Die Frequenz der erzeugten Gravitationswellen soll sich nach einem bestimmten charakteristischen Muster ändern, und der ganze Vorgang soll mit einem Gammablitz enden.
Das ist es, was Neil Gerels sagt, was seine Gruppe zu finden versucht. Wissenschaftler diskutieren dafür die Möglichkeit, das bodengebundene LIGO-Observatorium zu nutzen, dessen Aufgabe gerade darin besteht, nach Gravitationswellen zu suchen. In Kombination mit den Gammastrahlendetektoren von Swift könnte dies die endgültige Antwort sein.
