Das energetischste Licht im Universum

Mit spezialisierten Teleskopen hat ein Team von internationalen Forschern mit spanischer Beteiligung das energetischste Licht von GRBs aufgezeichnet und zum ersten Mal sehr energiereiche Photonen entdeckt, so wurde an diesem Mittwoch (20.11.2019) berichtet.

Die GRBs sind die heftigsten Explosionen im Universum seit dem Urknall, in wenigen Sekunden setzen sie eine Energie frei, die mit derjenigen vergleichbar ist, die die Sonne während ihres ganzen Lebens ausstrahlen würde, und sie erscheinen plötzlich am Himmel, mit einer Rate von etwas mehr als einer pro Woche.

Kollaps der Sterne

Dieses Phänomen wurde in den späten 1960er Jahren, während des Kalten Krieges, von US-Satelliten entdeckt, die sowjetische Atomtests überwachten, und man glaubt, dass es seinen Ursprung im Zusammenbruch massiver Sterne oder der Fusion von Neutronensternen in fernen Galaxien hat, erklärt die NASA-Website.

Die Zeitschrift Nature veröffentlicht drei Studien über zwei GRBs, die von zwei Teams entdeckt und analysiert wurden, eines im Juli 2018 und das andere im Januar 2019, obwohl letzteres in einer engeren Galaxie stattfand und eine bessere Überwachung möglich war.

Diese Beobachtung liefert neue Hinweise auf das Verständnis der physikalischen Prozesse, die bei GRBs auftreten, die noch immer ein Rätsel sind, und hat es ermöglicht, festzustellen, dass sie noch mehr Energiestrahlung erzeugen, als bisher bekannt war.

Verschiedene Mechanismen

Am 14. Januar wurde eine Gammastrahlenexplosion namens GRB 190114C entdeckt, die 50% mehr Energie emittiert als bei anderen ähnlichen Ereignissen, erklärt der Physiker des Instituts für Hochenergiephysik der Autonomen Universität Barcelona Òscar Blanch.

“Bis jetzt”, sagt er, “wurden Photonen (Lichtteilchen) niedrigerer Energien entdeckt. Dies ist das erste Mal, dass sehr hohe Energie erkannt wird”. Was er sagt, ist, “dass es bei dieser Art von Explosionen andere Mechanismen gibt, als wir dachten”.

Diese hochenergetischen Photonen wurden vermutlich durch “die Bewegung geladener Teilchen innerhalb eines Magnetfeldes” erzeugt, aber jetzt wird angenommen – sagt Blanch -, dass es eine “Wiederbeschleunigung” zwischen den Teilchen geben muss, “als ob sie sich gegenseitig drücken würden und das gibt ihnen mehr Energie”.

GRB 190114C wurde von den Satelliten Switf und Fermi entdeckt und in 22 Sekunden wurden seine Koordinaten als Alarm an Astronomen auf der ganzen Welt verteilt.

Dazu gehört die MAGIC-Kooperation, an der unter anderem das Instituto de Astrofísica de Canarias beteiligt ist, das zwei Gammastrahlen-Teleskope im Observatorium Roque de los Muchachos auf der Insel La Palma betreibt.

Dank ihrer Fähigkeit, sich schnell zu bewegen, begannen die Teleskope, den Ausbruch der Gammastrahlung “nur 50 Sekunden nach ihrem Start” zu beobachten, sagt die Präsidentin des MAGIC Collaboration Board, Maria Victoria Fonseca, Complutense University of Madrid, in einer Erklärung.

Ein GRB dauert zwischen einem Bruchteil und einigen hundert Sekunden, gefolgt von einem Glühen (Post-Lumineszenz).

In den ersten Sekunden erkannten die MAGIC-Teleskope Lichtteilchen (Photonen) aus dem Licht, das Energien von Teraelektronenvolt (TeV) erreichte, eine Milliarde mal energetischer als sichtbares Licht, was ein Rekord ist.

Eine vergleichende Studie legt nahe, dass GRB 190114C “bis auf seine relative Nähe (etwa 4,5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt) kein besonders einzigartiges Ereignis war”, da die Erfahrung zeigt, dass diese Explosionen in der Regel in Galaxien weit weg von der Milchstraße auftreten.

Kombinierte Daten

Dank der großen Datenmenge haben die Experten, darunter Forscher des Instituto de Astrofísica de Andalucía, einen vollständigen Überblick über die Umgebung, in der die Explosion stattgefunden hat, gegeben.

“Wir haben Daten von einigen der mächtigsten Observatorien der Welt kombiniert”, sagt Antonio de Ugarte Postigo, ein CSIC-Forscher, und es wurde festgestellt, dass das GRB in der zentralen Region einer Galaxie auftrat, die gerade dabei ist, mit etwas Größerem und sehr Nahem zu interagieren, einem Prozess, der zu intensiven Ausbrüchen der Sternenbildung führt.