Gammablëtz

Vu Wikipedia
Wiesselen op: Navigatioun, sichen
Kënschtleresch Duerstellung vun engem helle Gammablëtz an enger Stäreformatioun. D'Energie aus der Explosioun straalt an zwéi schmuelen, entgéintgeriichten Jets.

E Gammablëtz, Gammastraleblëtz, Gammastralenausbroch oder och Gammastralenexplosioun (englesch: gamma-ray burst, dacks ofgekierzt GRB) ass en Energieausbroch mat ganz héijer Leeschtung am Universum, vun deenen eng grouss Quantitéit vun elektromagnéitescher Stralung ausgeet.

D'Ursaach vun der Gammablëtzer ass nach net ganz gekläert. Den éischte Gammablëtz gouf den 2. Juli 1967 vum dem US-amerikanesche Vela-Spionagesatellit, deen eigentlech fir d'Entdeckung vun uewerierdeschen Atombommentester geduecht war, entdeckt. Datt d'Stralen aus den Déifte vum Weltraum koumen, gouf eréischt 1973 vu Wëssenschaftler am Los Alamos National Laboratoire an New Mexico mat den Date vun de Satellitte sécher festgestallt.

D'Bezeechnung "Gammablëtz" hat sech wahrscheinlech agebiergert, well d'Vela-Satellitte fir d'Detektioun vu Gammastralung vu Kärwaffenexplosioune geduecht an ausgerëscht waren. Elektromagnéitesch Stralung mat Photonenergien am keV-Beräich a méi héich, gëtt dacks allgemeng als Gammastralung bezeechent, wann hir Quell an Entwécklung net bekannt ass. Et handelt sech bei Gammablëtzer am enke kärphysikalesche Sënn net ëm eng Gammastralung.

Observatiounen[änneren | Quelltext änneren]

Gammablëtzer setzen an zeng Sekonne méi Energie fräi wéi d'Sonn a Milliarde vu Joren. Fir d'Dauer vu sengem Liichten ass e Gammablëtz méi hell wéi all déi aner Gammastralequellen um Himmel. Gammablëtzer hunn zudeem en Noglousen am optesche souwéi am Röntgenspektrum, dat an Zäitraim vun der Gréisstenuerdnung vun Deeg a Woche lues a lues verblatzt.

Dee bis elo hellsten observéierte Gammablëtz hat den NASA-Fuerschungssatellit Swift den 19. Mäerz 2008 registréiert. Den Ausbroch koum vun engem Objet, dat 7,5 Milliarde Liichtjoer vun der Äerd ewech war. Hie war 2,5 Millioune Mol méi hell wéi déi liichtstäerkst bis elo observéiert Supernova a konnt als éischt GRB mat bloussem A gesi ginn. Dës Explosioun gouf ënner der Nummer GRB 080319B katalogiséiert.[1]

Optescht Noliichte vum Gammablëtz GRB-990123 (helle Punkt am wäissen Quadrat an Ausschnëttsvergréisserung). Den driwwer gekrëmmten Objet ass d'Galaxis, aus där hie staamt. Déi gouf méiglecherweis duerch eng Kollisioun mat enger anerer Galaxis verformt.

D'Stralung vu Gammablëtzer kann d'Äerdatmosphär net onverännert duerchdréngen. Dofir kënne Gammablëtzer

  • direkt nëmme mat Weltraumteleskopen
  • oder indirekt duerch d'Moosse vun där an der Atmosphär ausgeléister sekundärer Stralungsschauer observéiert ginn.

Wéinst hirer kuerzer Dauer an héijer Liichtkraaft a wéinst dem klenge raimlechen Opléisungsverméigen vun de Satellittenteleskope konnt een d'Gammablëtzer laang Zäit weder bekannte (visuellen) Quellen zouschreiwen nach gleefhaft Meenungen fir hir Ursaach opstellen.

Am Ufank gouf ugeholl, datt d'Quelle vun de Blëtzer an eiser Mëllechstrooss leien, well Evenementer mat sou grousser Hellegkeet bei méi wäiter Distanz physikalesch net erkläerbar geschéngt hunn. Aus hirer gläichfërmeger Verdeelung iwwer de ganzen Himmel konnt een awer schléissen, datt et sech ëm extragalaktesch Evenementer handelt. Am anere Fall misste se sech am Plang vun der Mëllechstrooss, an där déi meescht Stäre sinn, heefen oder, wa se zum Halo vun der Mëllechstrooss gehéieren, a Richtung vum galakteschen Zentrum.

E grousse Fortschrëtt war duerch eng séier Lokaliséierung vun de Gammablëtzer gelongen, fir aner Teleskopen automatesch op déi Himmelspositioun ze riichten. Mat Hëllef vum Röntgen-Satellit BeppoSAX konnt 1997 fir d'éischt d'Noglouse vu Gammablëtzer am Röntgenberäich observéiert ginn. Duerch déi méi exakt Positiounsbestëmmung an der Röntgenastronomie konnte geziilt Noobservatiounen och am UV- a visuelle Liicht gemaach ginn a bekannte Quellen zougeschriwwe ginn. Op de Plaze vun de Gammablëtzer goufe wäit distanzéiert Galaxië fonnt a sou konnt direkt nogewise ginn, datt d'Gammablëtzer extragalaktesch Quellen hunn.

Dauer[änneren | Quelltext änneren]

Gammablëtzer daueren nëmmen en etlech Sekonne bis maximal e puer Minutten; déi eenzeg bekannten Ausname sinn: GRB 060218, mat enger Dauer vun 33 Minutten an GRB 110328A (Sw 1644+57), deen eng Rekorddauer vun e puer Wochen hat.

GRBs loosse sech an zwou verschidde Klassen andeelen. Déi laang GRBs daueren an der Moyenne ongeféier 35 Sekonnen, et goufen awer och schonn Längte vun 2000 Sekonnen observéiert. An en etleche vun dëse laange GRBs konnt een zäitgläich mam Gammablëtz eng Kärkollaps-Supernova observéieren.

De 4. September 2005 hat den NASA-Satellit Swift en Ausbroch registréiert, deen 200 Sekonnen opgeliicht hat an domat zu de laangen GRBs gehéiert. hie koum aus enger Regioun, déi 12,7 Milliarde Liichtjoer vun eis ewech läit, also aus der Zäit vum relativ jonken Universum. Dëse Gammablëtz mat der Bezeechnung GRB 050904 gehéiert zu de wäiteste GRBs a stellt zum deemolegen Zäitpunkt dat zweeteelst dokumentéiert Evenement am Universum duer.[2]

Am Géigesaz dozou dauere kuerz GRBs manner wéi 2 Sekonnen. Dat optescht Noliichte vun dëser Zort vu GRBs ass och wiesentlech méi kuerz wéi dat vun de laangen GRBs a konnt 2005 fir d'éischt observéiert ginn. Kuerz GRBs hunn normalerweis méi haart Röntgenspektre wéi déi laang. Ungeféier 30 % vun alle kuerze GRBs follegt ee bis zu 100 Sekonnen undauernden, staark verännerleche Röntgenausbroch. Dëst ënnerschiddlecht Verhalen an der Klass vun de kuerze GRBs léisst op méi wéi ee Genesismechanissem schléissen.

De 27. Dezember 2004 gouf d'Äerd kuerz viru Mëtternuecht (21:30 UTC) vun engem Gamma- a Röntgenstralen-Ausbroch getraff. E Neutronestär hat a Sekonnebrochdeeler méi Energie fräigesat wéi eis Sonne an 100.000 Joer. D'Wellefront a ronn 50.000 Liichtjoer Distanz vun der Quell war méi intensiv wéi dee stäerksten jeemols gemoossene Stralungsausbroch vun eiser Sonn. Fuerscher an Australien hate matgedeelt, datt d'Risenexplosioun vum Neutronestär SGR 1806-20 hie fir eng Zéngtelsekonn méi hell wéi de Vollmond gemaach hat. Den Ausbroch vum GRB 041227 hat nëmmen 0,2 Sekonnen gedauert.[3]

Ongeféier 15 Prozent vun alle Gamma Ray Bursts weisen een oder méi Virleefer (precursors). Donäi handelt et sech ëm bis zu 100 Sekonne virum Haaptausbroch optriedent Gammastralung mat ongeféier 100-mol schwaacherer Liichtkraaft. Virun der Haapteruptioun follegt meeschtens eng Phas, an där keng Stralung nogewise gëtt. De Spektrum entsprécht deem vum Haaptausbroch. Wa méi Precursors observéiert ginn, leien tëscht hinnen Rouphase vu ronn 10 Sekonnen.

Spektrum[änneren | Quelltext änneren]

Spektrum vum Gammablëtz 910503. Logarithmesch opgedroen ass déi spektral Photoneflossdicht N(E) mat E² skaléiert iwwer der Photonenenergie E. De rouden a bloen Funktiounsgraph gëtt de Verlaf vun der niewntstoender phänomenologescher Formel erëmm.

D'Stralung weist e kontinuierlecht Spektrum mat Photonenenergien vu manner wéi 1 keV bis an den MeV-Beräich. Déi meescht Spektren loosse sech duerch eng Ënnerdeelung an zwéi Beräicher beschreiwen. Am Beräich niddreger Energien bis zu e puer honnert keV (jee no GRB) hëlt mat zouhuelender Energie vun de Photonen hir Heefegkeet exponentiell of. Am Beräich vun héijer Energien follegt dat weidert Ofhuele vun den Heefegkeeten enger Hyperbel. Wéinst der ausgedeenter Skala vun den Energien ënnerscheede sech d'Heefegkeete fir déi eenzel Kanäl ëm vill Zéngterpotenzen. Dofir ass eng linear Duerstellung vum ganze Spektrum an engem Diagramm net sënnvoll. Besser gëtt eng Leeschtungsgréisst (Heefegkeet • Energie²) iwwer der Energie duebelt logarithmesch opgedroen. An dëser Duerstellung weist sech fir déi meescht Spektren e Maximum, nämlech bei därjeeneger Photonenenergie, bei där déi gréisst Leeschtung empfange gouf. Dës Peak-Energie ass charakteristesch fir de Gammablëtz a läit an der Moyenne där vum BATSE ënnersichte Gammablëtzer bei 250 keV.[4]

Dat geneet phenomenologescht Modell fir dat kontinuéierlecht Spektrum ass:[5] N(E)\sim \begin{cases} {E^\alpha \exp \left({ - \frac{E}{{E_0 }}} \right)}, & \mbox{fir }E \le (\alpha - \beta) E_0\mbox{ } \\ {\left[{\left({\alpha - \beta } \right)E_0 } \right]^{\left({\alpha - \beta } \right)} E^\beta \exp \left({\beta - \alpha } \right)}, & \mbox{fir }E > (\alpha - \beta) E_0\mbox{ } \end{cases}

  • \alpha an \beta si fräi Parameter; \alpha \approx -1; \beta \approx -2[6]
  • E_0 ass mat der Peak-Energie E_p iwwer E_0 = \frac{E_p}{2+\alpha} verknëppt.

Fir \alpha = -1 an \beta = -2 ergëtt sech: N(E)= \begin{cases} {E^{-1} \exp \left({ - \frac{E}{{E_p }}} \right)}, & \mbox{fir }E \le E_p \\ E_p E^{-2} e^{-1}, & \mbox{fir }E > E_p\mbox{ } \end{cases}

Dem Kontinuum sinn schwaach eenzeln Spektrallinnen iwwerlagert, déi zwar staark dopplerverbreedert sinn. Am Bild niewendrun ass eng Linn bei ongeféier 1600 keV ze gesinn. Méiglecherweis ass dës eng staark bloverréckelt an dopplerverbreet Eise-K-Linn.[7] Sou Linne op dem kontinuéierleche Spektrum ginn Abléck an déi physikalesch Prozesser vun der Stralungs-Genesis. Déi staark Bloverrécklung bedeit, datt sech d'Explosiounsmaterial mat héichrelativistescher Vitesse op den Observer zoubeweegt. D'Dopplerverbreedung ergëtt sech aus der staarker thermescher Bewegung duerch déi héich Temperatur vum emittéierenden Material.

De Spektrum ass während der Dauer vum GRB net konstant, léisst sech awer zu allen Zäite mat deselwechten uewe genannte Funktiounen upassen, nëmmen d'Parameter ännere sech mat der Zäit. Am Allgemengen hëlt d'Peak-Energie an domat d'Häert vum Spektrum während der Dauer vum Gammablëtz of, kann awer am Verlaf vum Blëtz bei Intensitéitsschib och nees kuerz eropgoen.[8]

Spekulatiounen iwwer d'Folge vun "noe" Gammablëtzer[änneren | Quelltext änneren]

Méigleche Mechanismus[änneren | Quelltext änneren]

Den direkte Schued duerch e Gammablëtz, deen op d'Äerd geriicht ass, wier no de Resultater vun enger Studie begrenzt,[9] well Gammablëtzer meeschtens nëmme kuerz sinn an e groussen Deel vun de Gammastralen den Äerdbuedem net erreecht. D'Stralung gëtt nämlech an der Atmosphär absorbéiert, woubäi ënner anerem Stéckoxid entsteet. Och wier déi vum Gammablëtz ofgedréiten Äerdsäit vum Gammablëtz net direkt betraff, well d'Gammastralung de Planéit net duerchdrénge kann. En zimlech noe Gammablëtz mécht awer sou vill Stéckoxid an der Atmosphär, datt d'Ozonschicht schwéier geschiedegt géif ginn. Dat kéint och déi net betraffen Aerdsäit staark beaflossen.

Historescht Massenausstierwen[änneren | Quelltext änneren]

Méiglecherweis ass souguer ee vun de gréissten Massenausstierwen vun der Äerdgeschicht duerch e Gammablëtz an eiser Mëllechstrooss ausgeléist ginn. Beispillsweis gëtt iwwer en Evenement vu virun 443 Millioune Joer (Enn vum Ordovizium) spekuléiert. Duerch en ordovizesche Gammablëtz wier d'UV-Stralung vun der Sonn no der Zerstéierung vun der Ozonschicht ongehënnert an déi iewescht Waasserschichte vun den Urozeanen agedrongen. Do kënnten d'Organismen, déi no bei der Waasseruewerfläch lieften, gestuerwen (Landliewewiesen gouf et nach net). Als Indiz fir sou ee Zeenario gëtt ugefouert, datt um Enn vum Ordovizium vill liewend Trilobiten déi no bei der Waasseruewerfläch geliegt haten, ausgestuerwe waren.[10][11]

Gefore fir d'Zukunft[änneren | Quelltext änneren]

Wëssenschaftler goufen opgefuerdert, fir erauszefannen, wéi eng Konsequenzen en Treffer vun engem Gammablëtz an der Noperschaft (zirka 500 Liichtjoer) op eis Äerd hätt.[9] D'Ënnersich sollten och hëllefen, Massenausstierwen op der Äerd ze klären an d'Wahrscheinlechkeet vun extraterrestreschem Liewen aschätzen ze kënnen. Als Folleg huelen d'Wëssenschaftler un, datt e Gammablëtz, deen an der Géigend vun eisem Sonnesystem entsteet an d'Äerd trëfft, e Massestierwen op dem ganze Planéit ausléise kënnt. Déi ze erwaardent schwéier Schiedegung vun der Ozonschicht géif déi global Näerungsmëttelversuergung zesummebrieche loossen. E Massenausstierwen op der Äerd wä d'Resultat an d'Weltbevëlkerung géif op 10 % vun hirem haitege Wäert verklengert ginn.

De Schued duerch e Gammablëtz wier däitlech méi héich wéi deen duerch eng Supernova, déi sech op gläicher Distanz wéi de Gammablëtz befanne géif. Gammablëtzer, déi méi wäit ewech si wéi 3.000 Liichtjoer stelle keng Gefor duer.

Bedeitend Gammablëtzer[änneren | Quelltext änneren]

GRBen vu besonnesch historescher oder wëssenschaftlecher Bedeitung:

  • 6707022. Juli 1967: Den éischte GRB, deen entdeckt gouf.
  • 97022828. Februar 1997: Den éischte GRB, bei deem erfollegräich en Noliichte festgestallt konnt ginn.
  • 9705088. Mee 1997: Den éischte GRB mat enger exakt bestëmmter Routverrécklung (e Wäert, deen et Astronomen erméiglecht, d'Distanz vun engem Evenement oder Objet ze bestëmmen).
  • 98042525. Abrëll 1998: Den éischte GRB, deen a Verbindung mat enger Supernova (SN 1998bw) observéiert gouf; hat eng enk Bezéiung tëscht SN an GRBen gewisen.
  • 99012323. Januar 1999: Den éischte GRB, bei deem eng Emissioun am visuelle Beräich festgestallt gouf (kuckt d'Bild uewen).
  • 04122727. Dezember 2004: D'Äerd gëtt vun engem gewaltegen Gammastralenausbroch getraff, dee, seng Wellefront vun engem Stär ausgong, dee nëmme 50.000 Lj vun eis aus, fortgoung.
  • 050509B9. Mee 2005: Den éischte kuerze GRB, bei deem den Urspronkskierper festgestallt konnt ginn (hat d'Theorie ënnerstëtzt, datt kuerz GRBen net mat Supernovaen a Verbindung stinn).
  • 05072424. Juli 2005: E kuerze GRB, Urspronk ware méiglecherweis een ëm e Schwaarzt Lach kreesenden Neutronesträr.
  • 0509044. September 2005: Distanzrekord fir e GRB mat enger Routverrécklung vu 6,29 (12,7 Mrd. Liichtjoer).
  • 080319B19. Mäerz 2008: Hellste GRB an hellst Supernova, déi bis dato entdeckt goufen (absolut Hellegkeet: −36 mag); ausserdeem éischte GRB, dee mat bloussem A observéiert konnt ginn (Visuell Magnitude: 5,76 mag); zugläich dat am wäitesten ewechleiend Objet, dat jee mat bloussem A ze kucke war.
  • 08091313. September 2008: Den alen Distanzrekord fir e GRB mat enger Routverrécklung vu 6,7 (12,8 Mrd. Liichtjoer).[12][13]
  • 09042323. Abrëll 2009: Deen am wäiteste vun der Äerd leienden GRB mat enger Routverrécklung vun 8,2 (13,035 Mrd. Liichtjoer) an domat dat eelsten dokumentéiert Evenement am Universum (zirka 630 Mio. Joer nom Urknall).[14][15][16] Hie gouf mam Swift an dem GROND um La Silla Observatoire entdeckt.
  • 100621A21. Juni 2010: Den absolut stäerkste Gammablëtz, dee registréiert gouf; dësen hat d'Moossinstrumenter vun Swift ausfale gelooss; mat 143.000 (Röntgenstrale-) Photonen/s méi staark wéi den aktuelle Rekord (GRB 080916C).[17]
  • 110328A28. Mäerz 2011: Dee bis dato am längsten dauernde GRB gouf mam Swift am Stärebild Draco entdeckt. D'Phenomen hat méi wéi eng Woch gedauert.[18][19]
  • 130427A - 27. Abrëll 2013: dëst Evenement konnt vun de Weltraumteleskopen an den äerdgebonnenen Teleskopen am Stärebild Leo detekétiert ginn a gëllt als dat bis elo energieräichst an am längsten undauernd GRB.[20][21]
  • 130603B - 3. Juni 2013: Gouf vum Satellit Swift an der WIND-Sond (mat sengem Transient Gamma-Ray Spectrometer) registréiert. D'Regioun gouf och vum Hubble-Weltraumteleskop néng Deeg vir an 30 Deeg nom Ausbroch observéiert. Den drëtten Dag nom Ausbroch gouf d'Regioun mam Röntgensatellit XMM-Newton gemooss.[22]

Kuckt och[änneren | Quelltext änneren]

Saturn 01.svg Portal Astronomie

Literatur[änneren | Quelltext änneren]

  • David Alexander Kann, Steve Schulze und Sylvio Klose: Kosmische Gammastrahlenausbrüche. Neue Erkenntnisse und neue Rätsel in der Ära des Gammasatelliten Swift. Sterne und Weltraum 12/2007, Seite 42.
  • Neil Gehrels, Luigi Piro, Peter JT Leonard: Die stärksten Explosionen im Universum. Spektrum der Wissenschaft 03/2003, Seite 48.
  • Tödliche Sternexplosion. Astronomie Heute 01-02/2004, Seite 13.
  • J. S. Villasenor u.a.: Discovery of the short Gammaray burst GRB 050709. Nature 437, 855-858 (6 October 2005). Preprint.
  • P. Mészaros: Theories of Gamma-Ray Bursts. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 40, p. 137-169 (2002).
  • J. van Paradijs, C. Kouveliotou, & R. Wijers: Gamma-Ray Burst Afterglows. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 38, p. 379-425 (2000).
  • E. Fenimore: Gamma-ray bursts – 30 years of discovery. AIP Press, Melville 2004, ISBN 0-7354-0208-6.

Um Spaweck[änneren | Quelltext änneren]

Commons: Gammablitze – Biller, Videoen oder Audiodateien

Referenzen[änneren | Quelltext änneren]

  1. NASA: A Stellar Explosion You Could See on Earth!, 21. Mäerz 2008
  2. NASA: Most Distant Explosion detected, 12. September 2005
  3. astronews.com: Gamma Ray Bursts - Gamma-Blitz traf Erde, 21. Februar 2005
  4. Ryde, F.: Spectral Aspects of the Evolution of Gamma-Ray Bursts. In: Gamma-Ray Bursts: The First Three Minutes, ASP Conference Series, Vol. 190, E S.109 Volltext bei ADS
  5. Ryde, F.: Spectral Aspects of the Evolution of Gamma-Ray Bursts. In: Gamma-Ray Bursts: The First Three Minutes, ASP Conference Series, Vol. 190, E S.108f Volltext bei ADS
  6. D'Auswäertung vun de BATSE-Miessungen hu Wäerter ergi fir \alpha haaptsächlech tëscht −1,25 an −0,25 a fir \beta 2,12 \pm 0,3
  7. Yi-Ping Qin, et al. Chin. J. Astron. Astrophys. 5 627-635 2005 Abstract
  8. Ford, L. A., Band, D. L., Matteson, J. L., Briggs, M. S., Pendleton, G. N., Preece, R. D.: BATSE observations of gamma-ray burst spectra. 2: Peak energy evolution in bright, long bursts. In: Astrophysical Journal, Part 1 (ISSN 0004-637X), vol. 439, no. 1, p. 307-321 Volltext bei ADS
  9. 9,0 9,1 Deadly astronomical event not likely to happen in our galaxy, Study finds
  10. Löste Sternexplosion Massensterben aus?
  11. Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction?
  12. NASA: NASA's Swift Catches Farthest Ever Gamma-Ray Burst, 13. September 2008
  13. Gamma-ray bursts Coordinates Network (NASA)
  14. NASA: New Gamma-Ray Burst Smashes Cosmic Distance Record
  15. Gamma-ray bursts Coordinates Network (NASA)
  16. Interview mit Jochen Greiner über die Beobachtung des fernsten Gammablitzes (MPG), 30. April 2009
  17. Spiegel Online: Kosmisches Mega-Ereignis – Strahlungsblitz lässt Nasa-Satellit erblinden, 16. Juli 2010
  18. GRB 110328A-Chandra Observes Extraordinary Event harvard.edu, ofgeruff den 3. Mee 2011
  19. Die GRB 110328A-Symphonie Astronomy Picture of the Day, 19. Apr 2011; GRB 110328A en.wikipedia
  20. Kosmischer Gamma-Blitz setzt neuen Rekord scinexx.de
  21. NASA's Fermi, Swift See 'Shockingly Bright' Burst nasa.gov; Brilliant GRB Blast with an Amateur Twist skyandtelescope.com, ofgeruff de 7. Mee 2013
  22. Spiegel Online vom 4. August 2013: Mächtiger Gammastrahlenblitz: Das Geheimnis von GRB 130603B