Das Röntgennachleuchten von GRB 080916C erscheint in dieser Ansicht orange und gelb, in der Bilder von Swifts UltraViolet / Optical- und Röntgenteleskopen zusammengeführt werden. Bildnachweis: NASA / Swift / Stefan Immler
Forscher, die das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop verwenden, berichten von einer Gammastrahlenexplosion, die alles wegbläst, was sie zuvor gesehen haben. Die Explosion, die im letzten Herbst im Sternbild Carina aufgezeichnet wurde, setzte die Energie von 9.000 Supernovae frei.
Der Zusammenbruch sehr massereicher Sterne kann zu heftigen Explosionen führen, die von starken Gammastrahlen begleitet werden, die zu den hellsten Ereignissen im Universum gehören. Typische Gammastrahlenbursts emittieren Photonen mit Energien zwischen 10 Kiloelektronenvolt und etwa 1 Megaelektronvolt. Photonen mit Energien über Megaelektronvolt wurden in einigen sehr seltenen Fällen gesehen, aber die Entfernungen zu ihren Quellen waren nicht bekannt. Ein internationales Forschungskonsortium berichtet in der dieswöchigen Ausgabe der Zeitschrift Science Express dass das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop Photonen mit Energien zwischen 8 Kiloelektronenvolt und 13 Gigaelektronvolt detektiert hat, die vom Gammastrahlenburst 080916C ankommen.
Die Explosion mit der Bezeichnung GRB 080916C ereignete sich am 16. September kurz nach Mitternacht GMT (am 15. September um 19:13 Uhr in den östlichen USA). Zwei von Fermis wissenschaftlichen Instrumenten - das Großflächenteleskop und der Gammastrahlen-Burst-Monitor - zeichneten das Ereignis gleichzeitig auf. Zusammen bieten die beiden Instrumente einen Blick auf die Gammastrahlenemission der Explosion von Energien im Bereich von 3.000 bis mehr als dem 5-Milliarden-fachen des sichtbaren Lichts.
Ein Team unter der Leitung von Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für außerirdische Physik in Garching stellte fest, dass die Explosion in 12,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung mit dem optischen Gammastrahlen-Burst-Detektor / Nahinfrarot-Detektor (GROND) auf dem 2,2-Meter-Meter auftrat (7,2-Fuß-) Teleskop am Europäischen Südobservatorium in La Silla, Chile.
"Dies war bereits ein aufregender Ausbruch", sagt Julie McEnery, stellvertretende Fermi-Projektwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. "Aber mit der Distanz des GROND-Teams ging es von aufregend zu außergewöhnlich."
Astronomen glauben, dass die meisten Gammastrahlenexplosionen auftreten, wenn exotischen massiven Sternen der Kernbrennstoff ausgeht. Während der Kern eines Sterns in ein Schwarzes Loch fällt, schießen Materialstrahlen - angetrieben von Prozessen, die noch nicht vollständig verstanden wurden - mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen. Die Jets bohren sich durch den kollabierenden Stern und fahren weiter in den Weltraum, wo sie mit dem zuvor vom Stern abgegebenen Gas interagieren. Dies erzeugt helle Nachleuchten, die mit der Zeit verblassen.
Der Ausbruch ist nicht nur spektakulär, sondern auch rätselhaft: Eine merkwürdige Zeitverzögerung trennt die energiereichsten von den niedrigsten. Eine solche Zeitverzögerung wurde nur in einem früheren Ausbruch deutlich gesehen, und Forscher haben mehrere Erklärungen dafür, warum sie existieren könnte. Es ist möglich, dass die Verzögerungen durch die Struktur dieser Umgebung erklärt werden können, wobei die nieder- und hochenergetischen Gammastrahlen „aus verschiedenen Teilen des Strahls stammen oder durch einen anderen Mechanismus erzeugt werden“, sagte Peter Michelson, Principal Investigator für großflächige Teleskope , ein Physikprofessor der Stanford University, der dem Department of Energy angeschlossen ist.
Eine andere, weitaus spekulativere Theorie legt nahe, dass Zeitverzögerungen möglicherweise nicht auf irgendetwas in der Umgebung des Schwarzen Lochs zurückzuführen sind, sondern auf die lange Reise der Gammastrahlen vom Schwarzen Loch zu unseren Teleskopen. Wenn die theoretisierte Idee der Quantengravitation richtig ist, dann ist der Raum im kleinsten Maßstab kein glattes Medium, sondern ein turbulenter, kochender Schaum aus „Quantenschaum“. Gammastrahlen mit niedrigerer Energie (und damit leichter) würden sich schneller durch diesen Schaum bewegen als Gammastrahlen mit höherer Energie (und damit schwerer). Im Laufe von 12,2 Milliarden Lichtjahren könnte dieser sehr geringe Effekt zu einer erheblichen Verzögerung führen.
Die Fermi-Ergebnisse liefern den bislang stärksten Test für die Lichtgeschwindigkeitskonsistenz bei diesen extremen Energien. Da Fermi mehr Gammastrahlen-Bursts beobachtet, können Forscher nach Zeitverzögerungen suchen, die sich in Bezug auf die Bursts unterscheiden. Wenn der Quantengravitationseffekt vorliegt, sollten die Zeitverzögerungen in Bezug auf die Entfernung variieren. Wenn die Umgebung um den Burst-Ursprung die Ursache ist, sollte die Verzögerung relativ konstant bleiben, unabhängig davon, wie weit der Burst entfernt ist.
"Dieser eine Ausbruch wirft alle möglichen Fragen auf", sagt Michelson. "In ein paar Jahren werden wir eine ziemlich gute Auswahl an Bursts haben und möglicherweise einige Antworten haben."
Quelle: Eurekalert
