Wo verschwanden die Gammablitze, die vom Tod der allerersten Sterne des Universums zeugen?
Im Staub: Der Blick eines Künstlers auf die allerersten Sterne nach dem Urknall
Wir setzen unsere Geschichte über neue Studien zu Gammastrahlenausbrüchen fort, Informationen, über die Wissenschaftler aus aller Welt kürzlich auf einem Symposium in den USA geteilt haben. Denken Sie daran, dass wir uns bereits mit dem Rätsel befasst haben, warum diese kolossalen Explosionen in einigen Galaxien häufiger auftreten und in anderen fast nie („Total Gamma. Part 1“), sowie mit dem Problem, was das Auftreten von Short Gamma verursachen kann -Strahlenausbrüche (" Full scale. Part 2"). Kommen wir zu einem weiteren unverständlichen Moment im Zusammenhang mit Gammastrahlenausbrüchen.
Aber zuerst erinnern wir uns daran, dass Gammastrahlenausbrüche als die mächtigsten Ereignisse im modernen Universum gelten – die kolossalsten Energiefreisetzungen seit der Zeit des Urknalls selbst. Ein solcher Blitz kann wie eine Taschenlampe eine ganze Galaxie „beleuchten“, darunter viele Milliarden Sterne. Sie sind sowohl für Teleskope auf der Erde als auch im Orbit perfekt sichtbar: Die Strahlung, die von ihnen in einem schmalen Strahl ausgeht, überwindet mühelos Millionen von Lichtjahren. Umso überraschender ist die Tatsache, dass ein Teil ihrer Gruppe, die allen Erwartungen zufolge im Weltraum beobachtet werden sollte, noch nicht einmal gesehen wurde.
Gammastrahlenausbrüche sind vermutlich der Tod massereicher Sterne, die sich in Schwarze Löcher verwandeln. Das bedeutet, dass ein solcher Prozess bei der allerersten Sternengeneration stattgefunden haben sollte, die kurz nach dem Urknall im jungen Universum entstanden ist. Blitze von ihnen konnten in maximaler Entfernung von uns beobachtet werden - Milliarden von Lichtjahren -, aber nicht alles ist so einfach. Astronomen diskutieren heftig darüber, warum diese Ausbrüche nicht beobachtet werden.
" Das ist im Allgemeinen eines der größten Rätsel auf dem Gebiet der Gammastrahlenausbrüche", sagt der Astrophysiker Neil Gehrels, "und wir haben das Problem auf dem Symposium ausführlich diskutiert." An dem Treffen nahmen Hunderte von Wissenschaftlern aus 25 Ländern teil, und sie kamen nicht zu einer gemeinsamen Meinung.
Es ist erwähnenswert, dass die Natur von Gammastrahlenausbrüchen eine würdige Erklärung in den Konstruktionen von Professor Stanford Woosley erhielt, dem es gelang zu zeigen, dass sie von relativ jungen und an schweren Elementen armen Sternen erzeugt werden, die bei Zum Zeitpunkt ihres Todes werfen sie ihre äußeren Hüllen ab, gleichzeitig kollabiert ihr „Kern“schnell und schrumpft zu einem schwarzen Loch. Dreht sich der Stern gleichzeitig schnell genug, erzeugt sein Magnetfeld „Tunnel“, durch die Materieströme mit enormer Geschwindigkeit von seinen Polen strömen. Es ist die extreme Konzentration des Strahls, die die Explosionen auffallend hell macht. Dieses Modell wurde "Collapsar-Modell" genannt - und beachten Sie, dass es nur im Fall von "gewöhnlichen", langfristigen Gammastrahlenausbrüchen funktioniert, aber nicht die Natur anderer, kurzzeitiger erklärt. Dies ist jedoch eine andere Geschichte, die wir bereits erzählt haben.
Für einen Burst ist also ein großer, schnell rotierender Stern ausreichend, der nicht zu viele schwere Elemente (dh andere Elemente als Wasserstoff und Helium) enthält. Anscheinend gab es in der ersten Generation, die nach dem Urknall auftauchte, einige solcher Sterne. Wohin gingen also die Blitze, die ihren Tod bezeugten?
Laut einer der Versionen verschwanden sie nirgendwo: nur die Expansion des Universums, die vom Moment solch alter Gammastrahlenausbrüche bis heute ohne Unterbrechung andauerte, „streckte“die Blitzflecken und machte sie viel schwieriger zu erkennen. Sie sind da - wir bemerken sie nur nicht.
Allerdings gibt es in diesem Fall eine weitere Schwierigkeit: das Nachleuchten. Der schnell verblassende Gammastrahlenausbruch bringt die umgebende Wolke aus interstellarem Staub und Gas zum Glühen, wodurch sie im Röntgenbereich strahlt. Dieses Nachleuchten der ersten Gammablitze wird auch irgendwie nicht beobachtet.
Laut Wissenschaftlern, die an der oben beschriebenen Hypothese festh alten, liegt der Punkt hier in der gleichen Expansion des Universums - oder besser gesagt in der dadurch erzeugten Rotverschiebung. Kurz gesagt, jedes chemische Element absorbiert oder emittiert elektromagnetische Wellen einer genau definierten Wellenlänge. Je weiter jedoch ein strahlendes Objekt von uns im Universum entfernt ist, desto stärker werden die für es charakteristischen Wellen verlängert – mit anderen Worten, sie werden in den roten Bereich des Spektrums verschoben. In gewisser Weise kann die Rotverschiebung als Indikator für das Alter des emittierenden Objekts dienen.
Bis vor kurzem betrug die maximale Rotverschiebung für Gammablitze 6,3 Milliarden Lichtjahre. In diesem Jahr wurden Gammastrahlenausbrüche mit einer Rotverschiebung von 6,7 bis 12,8 Milliarden Lichtjahren aufgezeichnet. Das Nachleuchten der am weitesten entfernten sollte stark in den infraroten Teil des Spektrums verschoben werden, also sollten Astronomen es vielleicht einfach mit Infrarotteleskopen beobachten. Genau das beabsichtigen sie - zumindest sind sie nach intensiver Diskussion zu diesem Schluss gekommen.
Wir hoffen, dass wir die "verlorenen" Gammablitze nachweisen können, sonst gibt es keine andere Erklärung. Aber laut Neil Gerels „wird es das Studium des Universums noch spannender machen.“
