Bildnachweis: NASA
Drei mächtige Explosionen aus drei völlig unterschiedlichen Regionen im Weltraum haben Wissenschaftler in Schwierigkeiten gebracht. Die Explosionen, die nur wenige Sekunden dauerten, könnten Frühwarnsysteme für Sternexplosionen sein, sogenannte Supernovae, die jeden Tag auftreten könnten.
Die ersten beiden Explosionen, Röntgenblitze genannt, ereigneten sich am 12. und 16. September. Am 24. September folgte ein stärkerer Ausbruch, der an der Schwelle zwischen einem Röntgenblitz und einem vollwertigen Gammastrahl zu liegen scheint platzen, eine Entdeckung, die für sich genommen interessant ist. Wenn diese Signale wie erwartet zu Supernovae führen, hätten Wissenschaftler ein Werkzeug, um Sternexplosionen vorherzusagen und sie dann von Anfang bis Ende beobachten zu können.
Ein Team unter der Leitung von Dr. George Ricker vom Massachusetts Institute of Technology entdeckte die Explosionen mit dem High-Energy Transient Explorer (HETE-2) der NASA. Wissenschaftsteams auf der ganzen Welt, die weltraum- und bodengestützte Observatorien nutzen, haben sich zusammengeschlossen, sind zerrissen und haben Konflikte darüber, welche Berstregion am genauesten verfolgt werden soll.
"Jeder Ausbruch war wunderschön", sagte Ricker. „Je nachdem, wie sich diese entwickeln, könnten sie wichtige Theorien über Supernovae und Gammastrahlenausbrüche unterstützen. Die letzten zwei Wochen waren wie „Hahn, Feuer, Nachladen“. Die Natur liefert weiter und unser HETE-2-Satellit reagiert weiterhin einwandfrei. “
Gammastrahlen sind die stärksten Explosionen, die außer dem Urknall bekannt sind. Viele scheinen durch den Tod eines massiven Sterns verursacht worden zu sein, der in ein Schwarzes Loch fällt. Andere könnten aus der Verschmelzung von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen stammen. In beiden Fällen erzeugt das Ereignis wahrscheinlich zwei schmale Jets in entgegengesetzte Richtungen, die enorme Energiemengen abführen. Wenn einer der Jets auf die Erde zeigt, sehen wir diese Energie als einen „Gammastrahlen“ -Burst.
Bei den Röntgenblitzen mit niedrigerer Energie kann es sich um Gammastrahlen handeln, die etwas außerhalb des Winkels von der Strahlrichtung betrachtet werden, ähnlich wie eine Taschenlampe in einem Winkel weniger blendend ist. Die meisten Lichtteilchen von Röntgenblitzen, Photonen genannt, sind Röntgenstrahlen - energetisch, aber nicht ganz so stark wie Gammastrahlen. Beide Arten von Bursts dauern nur wenige Millisekunden bis etwa eine Minute. HETE-2 erkennt die Bursts, untersucht ihre Eigenschaften und bietet einen Ort, an dem andere Observatorien das Burst-Nachleuchten detailliert untersuchen können.
Das Trio der Bursts der letzten Wochen hat das Potenzial, zwei langjährige Debatten beizulegen. Einige Wissenschaftler sagen, dass Röntgenblitze insgesamt verschiedene Tiere sind, die nicht mit Gammastrahlenausbrüchen und massiven Sternexplosionen zusammenhängen. Das Erkennen einer Supernova in der Region, in der der Röntgenblitz auftrat, würde diesen Glauben widerlegen und stattdessen die Verbindung zwischen beiden bestätigen. Follow-up-Beobachtungen des Ausbruchs vom 24. September mit dem Namen GRB040924 für das Datum, an dem er beobachtet wurde, festigen bereits die Theorie eines kosmischen Explosionskontinuums aus Röntgenblitzen, die durch Gammastrahlenausbrüche aufsteigen.
Interessanter für Supernova-Jäger ist die Tatsache, dass Röntgenblitze näher an der Erde sind als Gammastrahlen. Während die Verbindung zwischen Gammastrahlenausbrüchen und Supernovae hergestellt wurde, sind diese Supernovae zu weit entfernt, um im Detail untersucht zu werden. Röntgenblitze könnten Signale für Supernovae sein, in die Wissenschaftler tatsächlich ihre Zähne versenken und im Detail beobachten können. Im Moment ist es jedoch nur zuschauen und warten.
"Letztes Jahr hat die Entdeckung von GRB030329 durch HETE-2 die Verbindung zwischen Gammastrahlenausbrüchen und massiven Supernovae besiegelt", sagte Prof. Stanford Woosley von der University of California in Santa Cruz, der sich für mehrere Theorien zur Physik von Sternexplosionen ausgesprochen hat. „Diese beiden September-Ausbrüche sind möglicherweise das erste Mal, dass ein Röntgenblitz zu einer Supernova führt. Wir werden es vielleicht sehr bald wissen. “
Darüber hinaus ist GRB040924 nachweislich die schnellste Antwort, die jemals für einen Gammastrahlen-Burst-Satelliten erzeugt wurde. HETE-2 erkannte den Burst und leitete Informationen über das von der NASA betriebene Gammastrahlen-Burst-Koordinatennetzwerk in weniger als 14 Sekunden weiter, was etwa 15 Minuten später mit dem 60-Zoll-Teleskop Palomar nördlich von San Diego zu einer optischen Erkennung führte. Dr. Derek Fox von Caltech war der Leiter dieser Beobachtung.
"Wir alle erwarten nach dem Start von Swift viel mehr von dieser Art aufregender Wissenschaft", sagte Dr. Anne Kinney, Direktorin der NASA Universe Division. Swift, das im Oktober auf den Markt kommen soll, enthält drei Teleskope (Gammastrahlung, Röntgenstrahlung und UV / optisch) zur schnellen Burst-Erkennung, schnellen Informationsweitergabe und sofortigen Nachbeobachtung des Nachglühens.
HETE wurde vom MIT als Gelegenheitsmission im Rahmen des NASA Explorer-Programms in Zusammenarbeit mit US-amerikanischen Universitäten, dem Los Alamos National Laboratory und Wissenschaftlern und Organisationen in Brasilien, Frankreich, Indien, Italien und Japan entwickelt.
Zusätzliche Informationen zur Physik von Sternexplosionen:
Während viele Wissenschaftler sagen, dass Röntgenblitze Gammastrahlenexplosionen sind, die etwas außerhalb des Winkels betrachtet werden, ist eine andere Theorie, dass die Sternexplosion, die den Röntgenblitz verursacht, reich an Baryonen ist (eine Familie von Teilchen, die Protonen und Neutronen enthält) im Gegensatz zu Leptonen (Teilchen, die Elektronen enthalten). Eine von Baryonen dominierte Explosion würde mehr Röntgenstrahlen erzeugen, und eine von Lepton dominierte Explosion würde mehr Gammastrahlen erzeugen. Dies liegt daran, dass sich die Baryonen langsamer bewegen als Leptonen. und langsamer bewegte Materie würde einen weicheren (energiearmeren) Ausbruch in allen Winkeln verursachen.
Laut Dr. Stanford Woosley lautet die Supernova / Gammastrahlen-Burst-Verbindung wie folgt: Wenn einem massiven Stern der Kernbrennstoff ausgeht, bricht sein Kern zusammen, ohne dass der äußere Teil des Sterns davon erfährt. Im Inneren bildet sich ein Schwarzes Loch, das von einer Scheibe akkretierender Materie umgeben ist. Innerhalb weniger Sekunden wird ein Materiestrahl vom Schwarzen Loch weggeschleudert, der letztendlich die Gammastrahlung zum Platzen bringt. Der Jet durchdringt die äußere Hülle des Sterns etwa neun Sekunden nach seiner Entstehung. Der Materiestrahl zerschmettert in Verbindung mit heftigen Winden von neu geschmiedetem radioaktivem Nickel-56, das die Scheibe im Inneren abbläst, den Stern innerhalb von Sekunden. Diese Erschütterung stellt das Supernova-Ereignis dar und die Menge an radioaktivem Nickel-56 gibt seine Helligkeit an. Aus unserer Sicht werden wir die Supernova jedoch erst etwa zwei Wochen nach dem Ausbruch der Gammastrahlung sehen, da die Region von Gas und Staub umgeben ist und das Licht blockiert.
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
