Bildnachweis: NASA
Bis vor kurzem dachten Astronomen, dass fast zwei Drittel der Gammastrahlen - die stärksten bekannten Explosionen im Universum - kein Nachleuchten zu hinterlassen scheinen. Alles, was übrig bleibt, ist das Nachleuchten, das Astronomen untersuchen können, um zu verstehen, was die Explosion verursacht hat. Das HETE-Raumschiff der NASA hat schnell die Positionen von 15 Gammastrahlenausbrüchen bestimmt und diese Informationen an Astronomen weitergegeben, um optische Teleskope zu verwenden. In diesem Fall hatte nur einer kein Nachleuchten. Es scheint also, dass Nachleuchten häufig sind. Sie müssen nur schnell nachsehen.
Astronomen haben das Rätsel gelöst, warum fast zwei Drittel aller Gammastrahlenausbrüche, die stärksten Explosionen im Universum, keine Spuren oder Nachglühen zu hinterlassen scheinen: In einigen Fällen sahen sie einfach nicht schnell genug aus.
Neue Analysen des schnellen High Energy Transient Explorer (HETE) der NASA, der Bursts lokalisiert und andere Satelliten und Teleskope innerhalb von Minuten (und manchmal Sekunden) zur Explosion lenkt, zeigen, dass die meisten Gammastrahlen-Bursts wahrscheinlich doch ein Nachleuchten haben.
Wissenschaftler geben diese Ergebnisse heute auf einer Pressekonferenz auf der Gamma Ray Burst-Konferenz 2003 in Santa Fe, New Mexico, bekannt, die den Höhepunkt von HETE-Daten im Wert von einem Jahr darstellt.
"Jahrelang hielten wir dunkle Gammastrahlenausbrüche für unsozialer als die Cheshire Cat, da wir nicht die Höflichkeit hatten, ein sichtbares Lächeln zurückzulassen, wenn sie verblassten", sagte George Ricker, Principal Investigator bei HETE, vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Mass.
„Jetzt sehen wir endlich dieses Lächeln. Stück für Stück, Burst für Burst, entfaltet sich das Geheimnis der Gammastrahlen. Dieses neue HETE-Ergebnis impliziert, dass wir jetzt die meisten Gammastrahlen-Bursts untersuchen können, nicht nur ein mageres Drittel. “
Gammastrahlenausbrüche, die wahrscheinlich die Geburt eines Schwarzen Lochs ankündigen, dauern nur einige Millisekunden bis über eine Minute und verblassen dann für immer. Wissenschaftler sagen, dass viele Ausbrüche von der Implosion massereicher Sterne ausgehen, die mehr als das 30-fache der Sonnenmasse beträgt. Sie sind zufällig und können in jedem Teil des Himmels mit einer Rate von ungefähr einem pro Tag auftreten. Das Nachleuchten, das stunden- oder tagelang in Röntgenstrahlen und optischem Licht mit niedrigerer Energie verweilt, bietet das primäre Mittel, um die Explosion zu untersuchen.
Das Fehlen eines Nachglühens in satten zwei Dritteln aller Bursts hatte Wissenschaftler zu Spekulationen veranlasst, dass der jeweilige Gammastrahlen-Burst möglicherweise zu weit entfernt ist (das optische Licht wird also auf Wellenlängen „rotverschoben“, die mit optischen Teleskopen nicht erkennbar sind) oder der Burst trat in staubigen sternbildenden Regionen auf (wo der Staub das Nachglühen verbirgt).
Vernünftigerweise, sagte Ricker, bilden die meisten dunklen Ausbrüche tatsächlich Nachleuchten, aber die Nachleuchten können anfänglich sehr schnell verblassen. Ein Nachleuchten entsteht, wenn Trümmer der anfänglichen Explosion in das intergasare Gebiet in vorhandenes Gas eindringen, Stoßwellen erzeugen und das Gas erhitzen, bis es scheint. Wenn das Nachleuchten anfänglich zu schnell verblasst, weil die Stoßwellen zu schwach sind oder das Gas zu schwach ist, kann das optische Signal steil unter das Niveau fallen, bei dem Astronomen es aufnehmen und verfolgen können. Später kann das Nachleuchten seine Abnahmerate verlangsamen - aber für optische Astronomen zu spät, um das Signal wiederherzustellen.
HETE, eine internationale Mission, die vom MIT für die NASA zusammengestellt und betrieben wird, bestimmt einen schnellen und genauen Ort für etwa zwei Ausbrüche pro Monat. Im vergangenen Jahr hat die winzige, aber leistungsstarke Soft X-ray Camera (SXC) von HETE, eines von drei Hauptinstrumenten, Positionen für 15 Gammastrahlen genau bestimmt. Überraschenderweise hat sich nur einer der fünfzehn Bursts des SXC als dunkel erwiesen, während zehn aufgrund der Ergebnisse des vorherigen Satelliten erwartet worden wären.
Ein vom MIT geführtes Team ist zu dem Schluss gekommen, dass es zwei Gründe gibt, warum Nachleuchten endlich gefunden werden: Die genauen, schnellen SXC-Burst-Positionen werden von optischen Astronomen schnell und gründlicher durchsucht. und die SXC-Bursts sind in Röntgenstrahlen etwas heller als die üblichen Gammastrahlen-Bursts, die von den meisten früheren Satelliten untersucht wurden, und daher ist auch das zugehörige optische Licht heller.
Somit scheint HETE bis auf etwa 15 Prozent alle Gammastrahlen-Bursts verursacht zu haben, was die Schwere des Problems des „fehlenden Nachglühens“ erheblich verringert. Studien, die von Teams optischer Astronomen im nächsten Jahr geplant wurden, sollten die verbleibende Diskrepanz weiter verringern und möglicherweise sogar beseitigen.
Gammastrahlenjäger werden herausgefordert. Aufgrund der Natur von Gammastrahlen und Röntgenstrahlen, die nicht wie optisches Licht fokussiert werden können, lokalisiert HETE Bursts innerhalb weniger Bogenminuten, indem die Schatten gemessen werden, die von einfallenden Röntgenstrahlen durch eine genau kalibrierte Maske innerhalb des SXC geworfen werden. (Eine Bogenminute ist ungefähr so groß wie ein Nadelöhr, das auf Armlänge gehalten wird.) Die meisten Gammastrahlen sind außerordentlich weit entfernt, sodass unzählige Sterne und Galaxien diesen winzigen Kreis füllen. Ohne die sofortige Lokalisierung eines hellen und verblassenden Nachglühens haben Wissenschaftler große Schwierigkeiten, das Gegenstück zum Gammastrahlenausbruch Tage oder Wochen später zu lokalisieren. HETE muss weiterhin Gammastrahlen-Bursts lokalisieren, um die Diskrepanz der verbleibenden dunklen Bursts auszugleichen.
Das HETE-Raumschiff, das sich auf einer erweiterten Mission bis 2004 befindet, ist Teil des Explorer-Programms der NASA. HETE ist eine Zusammenarbeit zwischen MIT; NASA; Los Alamos National Laboratory, New Mexico; Frankreichs Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR) und Ecole Nationale Superieure del'Aeronautique et de l'Espace (Sup'Aero); und Japans Institut für physikalische und chemische Forschung (RIKEN). Das Wissenschaftsteam besteht aus Mitgliedern der University of California (Berkeley und Santa Cruz) und der University of Chicago sowie aus Brasilien, Indien und Italien.
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
