Ein Gammastrahlenausbruch, der am 3. Dezember 2003 vom Integralen Gammastrahlenobservatorium der ESA entdeckt wurde, wurde monatelang von einer Armada von Weltraum- und bodengestützten Observatorien gründlich untersucht. Astronomen sind nun zu dem Schluss gekommen, dass dieses Ereignis mit der Bezeichnung GRB 031203 der nächste kosmische Gammastrahlenausbruch ist, der aufgezeichnet wurde, aber auch der schwächste. Dies deutet auch darauf hin, dass eine ganze Population von subenergetischen Gammastrahlen-Bursts bisher unbemerkt geblieben ist…
Cosmic Gamma-Ray Bursts (GRBs) sind Blitze von Gammastrahlen, die weniger als eine Sekunde bis einige Minuten dauern können und an zufälligen Positionen am Himmel auftreten. Es wird angenommen, dass ein großer Teil davon entsteht, wenn aus einem sterbenden Stern in einer fernen Galaxie ein Schwarzes Loch entsteht. Astronomen glauben, dass eine heiße Scheibe, die das Schwarze Loch umgibt und aus Gas und Materie besteht, die darauf fällt, irgendwie einen Energiestrahl parallel zur Rotationsachse aussendet.
Nach dem einfachsten Bild sollten alle GRBs ähnliche Mengen an Gammastrahlenenergie emittieren. Der auf der Erde erfasste Anteil davon sollte dann von der „Breite“ (Öffnungswinkel) und der Ausrichtung des Strahls sowie von der Entfernung abhängen. Die empfangene Energie sollte größer sein, wenn der Strahl schmal ist oder auf uns zeigt, und kleiner, wenn der Strahl breit ist oder von uns weg zeigt. Neue Daten, die mit den Hochenergie-Observatorien der ESA, Integral und XMM-Newton, gesammelt wurden, zeigen nun, dass dieses Bild nicht so eindeutig ist und dass die von GRBs emittierte Energiemenge erheblich variieren kann. "Die Idee, dass alle GRBs die gleiche Menge an Gammastrahlen ausspucken oder dass es sich um 'Standardkerzen' handelt, wie wir sie nennen, wird durch die neuen Daten einfach ausgeschlossen", sagte Dr. Sergey Sazonov vom Weltraumforschungsinstitut der Russische Akademie der Wissenschaften, Moskau (Russland) und das Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching bei München (Deutschland).
Sazonov und ein internationales Forscherteam untersuchten den von Integral am 3. Dezember 2003 entdeckten GRB und erhielten den Codenamen GRB 031203. Innerhalb von 18 Sekunden nach dem Burst hatte das Integral Burst Alert System die ungefähre Position von GRB 031203 in ermittelt den Himmel und schickte die Informationen an ein Netzwerk von Observatorien auf der ganzen Welt. Einige Stunden später bestimmte einer von ihnen, XMM-Newton von der ESA, eine viel genauere Position für GRB 031203 und entdeckte eine schnell verblassende Röntgenquelle, die anschließend von Funk- und optischen Teleskopen am Boden gesehen wurde.
Mit dieser Fülle von Daten konnten Astronomen feststellen, dass GRB 031203 in einer weniger als 1300 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie abgefeuert wurde, was es zum nächsten jemals beobachteten GRB macht. Trotzdem unterschieden sich die Art und Weise, in der GRB 031203 mit der Zeit abnahm, und die Verteilung seiner Energie nicht von denen entfernter GRBs. Dann begannen die Wissenschaftler zu begreifen, dass das Konzept der „Standardkerze“ möglicherweise nicht zutrifft. "Wenn wir so nah dran sind, sollte GRB 031203 sehr hell erscheinen, aber die von Integral gemessene Menge an Gammastrahlen ist ungefähr tausendmal geringer als die, die wir normalerweise von einem GRB erwarten würden", sagte Sazonov.
Ein Ausbruch von Gammastrahlen, der 1998 in einer näheren Galaxie beobachtet wurde, schien noch schwächer zu sein, etwa hundertmal weniger hell als GRB 031203. Astronomen konnten jedoch nicht eindeutig sagen, ob dies ein echter GRB war, da der Großteil seiner Energie hauptsächlich als emittiert wurde Röntgenstrahlen statt Gammastrahlen. Die Arbeit von Sazonovs Team an GRB 031203 legt nun nahe, dass es tatsächlich schwächere GRBs geben kann.
Ein Team von US-Astronomen, koordiniert von Alicia Soderberg vom California Institute of Technology, Pasadena (USA), untersuchte das Nachglühen von GRB 031203 und unterstützte diese Schlussfolgerung weiter. Das Nachleuchten, das ausgelöst wird, wenn die Explosionswelle eines GRB das diffuse Medium um ihn herum erschüttert, kann Wochen oder Monate dauern und nach und nach verschwinden. Am Chandra-Röntgenobservatorium der NASA stellten Soderberg und ihr Team fest, dass die Röntgenhelligkeit des Nachglühens etwa tausendmal schwächer war als die typischer entfernter GRBs. Die Beobachtungen des Teams mit dem Very Large Array-Teleskop des National Radio Astronomy Observatory in Socorro (USA) ergaben ebenfalls eine Schwächung der Quelle als üblich.
Sazonov und Soderberg erklären, dass ihre Teams sorgfältig nach Anzeichen dafür gesucht haben, dass GRB 031203 so gekippt werden kann, dass der größte Teil seiner Energie der Entdeckung von Integral entgeht. Wie Sazonov jedoch sagte, "bedeutet die Tatsache, dass der größte Teil der Energie, die wir sehen, im Gammastrahlenbereich und nicht in den Röntgenstrahlen emittiert wird, dass wir den Strahl fast auf der Achse sehen." Es ist daher unwahrscheinlich, dass ein Großteil seiner Energieabgabe unbemerkt bleibt.
Diese Entdeckung legt die Existenz einer neuen Population von GRBs nahe, die viel näher, aber auch schwächer ist als die Mehrheit der bisher bekannten, die sehr energisch, aber weit entfernt sind. Objekte dieses Typs können auch sehr zahlreich sein und somit häufigere Bursts erzeugen.
Der Großteil dieser Bevölkerung ist unserer Aufmerksamkeit bisher entgangen, weil sie mit früheren und gegenwärtigen Instrumenten an der Grenze der Erkennung liegt. Integral ist jedoch möglicherweise gerade sensibel genug, um in den kommenden Jahren einige weitere zu enthüllen. Dies könnte nur die Spitze des Eisbergs sein, und zukünftige Gammastrahlenobservatorien, wie die geplante Swift-Mission der NASA, sollten in der Lage sein, diese Suche auf ein viel größeres Volumen des Universums auszudehnen und viel mehr subenergetische GRBs zu finden.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
