Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gammastrahlenausbruch mit Superlativen beobachtet

22.11.2013
Mit dem Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi hat ein internationales Forscherteam – darunter Astroteilchenphysiker um Prof. Olaf Reimer von der Universität Innsbruck und Forscher vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching – den bislang hellsten, höchstenergetischen und am längsten andauernden Gammastrahlenausbruch beobachten können. Die Wissenschaftler berichten nun in der Fachzeitschrift Science über die Ergebnisse eines außergewöhnlichen astrophysikalischen Glückmoments.

Am 27. April 2013 registrierten die Detektoren des Fermi-Weltraumteleskops im Sternbild des Löwen eine außergewöhnliche Eruption von hochenergetischer Gammastrahlung. Schnell wurde aus Folgebeobachtungen von der Erde klar, dass sich diese Beobachtung zu einem Glücksmoment in der Erforschung derartiger Gammastrahlungsblitze entwickeln wird: „Wir Wissenschaftler warteten schon lange auf einen derartig eindeutigen Rekordbrecher“, sagt der Innsbrucker Astroteilchenphysiker Olaf Reimer.


Der nördliche Himmel im Lichte von hochenergetischer Gammastrahlung nach der Detektion des Gammastrahlenausbruches GRB 130427A durch das Fermi-Weltraumteleskop.
NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration


Illustration des möglichen Ablaufs dieser stellaren Katastrophe. NASA's Goddard Space Flight Center

„GRB130427A, so die offizielle Bezeichnung dieses Gammastrahlungsausbruches, war nicht nur der bisher hellste Gamma-Ray Burst (GRB), sondern auch der mit dem am längsten andauernder Nachleuchten im Gammastrahlenbereich.“ Seitdem haben sich die Instrumente zur Beobachtung derartiger Phänomene stetig verbessert, trotzdem bietet GRB130427A noch weitere Rekorde: „Seit dem Start des Fermi-Weltraumteleskops im Juni 2008 war dieser Blitz auch derjenige mit der bisher höchsten Energie vermessene und mit den meisten Teleskopen und Satelliten nachbeobachtete Gammastrahlungsausbruch“, zeigt sich Reimer stolz.

Rätselhafte Gammastrahlenblitze

Obwohl die Entdeckung kosmischer Gammastrahlenblitze aus einem Programm zur Überwachung von Nukleartests auf der Erde in der Zeit des Kalten Krieges resultierte, stellt die Erforschung dieser rätselhaften Explosionen die Wissenschaft noch immer vor Probleme. „Seit Jahrzehnten schon kennt man derartige Gammasstrahlungsausbrüche als die energiereichsten, beobachtbaren Phänomene in unserem Universum“, erzählt Olaf Reimer. Wie allerdings diese Ausbrüche entstehen, darüber diskutieren Astrophysiker seit mehr als 40 Jahren. Tausende von diesen jeweils einmalig auftretenden Blitzen wurden seitdem beobachtet, ausgewertet und modelliert.

„Wir gehen davon aus, dass der wesentliche Teil der Energie einer stellaren Katastrophe in einem nur wenige Sekunden andauernden Zeitfenster freigesetzt wird. Vermutlich gelingt das nur, wenn ein hochgradig fokussierter Materiestrahl die Hülle eines kollabierenden, massereichen Sterns durchstößt und dann auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird“, beschreibt Reimer die dramatischen Ereignisse. „Aber wie genau die prompte Gammastrahlung in diesem fokussierten Materiestrahl erzeugt wird, und wie der Materiestrahl mit seiner Umgebung wechselwirkt und das Nachleuchten erzeugt, ist nun wieder rätselhafter denn je,“ sagt der Principal Investigator des Gamma-Ray Burst Monitors vom Fermi-Weltraumteleskop, Dr. Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching.

GRB130427A – ein singulärer Glücksfall

Mit den Instrumenten von NASA‘s Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop konnte nun zu allen bisher beobachteten Gammastrahlungsausbrüchen ein Spitzenreiter hinzugefügt werden. Nicht nur die Eigenschaften dieses Gammastrahlenausbruchs, sondern auch die Vielzahl der davon motivierten Folgebeobachtungen setzen Rekorde: Bis zum September 2013 haben 58 internationale Observatorien und Teleskope das Nachleuchten von GRB130427A in anderen Wellenlängenbereichen beobachten können.

Allerdings verbindet man Gammastrahlenausbrüche zuallererst mit hochenergetischer Gammastrahlung. Hier hat GRB 130427A den ersten Rekord zu verzeichnen: Das höchstenergetische Photon wurde mit 95 GeV (etwa das Hundert Milliardenfache der Energie eines Photons im sichtbaren Licht) vermessen, ein Wert, der bisher noch nie von Gammablitzen verzeichnet wurde.

Die kosmologische „Nähe“ und damit überdurchschnittliche Helligkeit erlaubt es, das Abklingen der Gammastrahlung auch ungewöhnlich lange aufzunehmen. Aus diesem Grund konnte auch eine Großzahl von anderen Satelliten und bodengebundenen Teleskopen in anderen, niederen Wellenlängenbereichen dem Nachleuchten folgen. Die Vielzahl der nun verfügbaren spektralen und temporalen Messungen wird diesen Gammablitz zum vermutlich bestbeobachteten und meistdiskutierten Objekt dieser Klasse machen.

Neue Erkenntnisse konfrontieren bisherige Vorstellungen

Neben den Superlativen, die den Gammastrahlenausbruch GRB 130427A begleiten, haben die exquisiten Daten des Fermi-Weltraumteleskopes auch die bisherigen Modellvorstellungen gehörig in Frage gestellt und erfordern nun eine kritische Sicht auf Modellvorstellungen aller Gammastrahlenblitze. Das breit akzeptierte Modell zur Erklärung des Nachleuchtens durch Synchrotronstrahlung energiereicher Elektronen, die ihre Energie aus dem Schock beim Beschleunigen auf Lichtgeschwindigkeit beziehen sollten, wirft Probleme auf.

„Vermutlich müssen nun andere, extreme Strahlungsmechanismen herangezogen werden, um das langdauernde Nachleuchten im Lichte höchstenergetischer Photonen überzeugend erklären zu können“, resümmiert Olaf Reimer. Noch dramatischer ist die Lage bei der Erklärung der prompten Gammaemission. „Das seit circa 15 Jahren favorisierte Modell der ‚internen Schocks’, bei denen später emittierte, schnellere Schalen mit früher emittierten langsameren Schalen kollidieren, ist nun eindeutig widerlegt“, erklärt Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik. „Wir erleben hier gerade einen Fall, bei dem außergewöhnliche Beobachtungen eines spektakulären astrophysikalischen Phänomens, gepaart mit einer guten Portion Glück, lang etablierte Interpretationen revidieren werden.“

Am Bau der Detektoren auf Fermi und am Betrieb des Observatoriums sind neben der NASA und dem US-Energieministerium Forschungseinrichtungen in den Vereinigten Staaten, in Frankreich, Italien, Schweden, Deutschland und Japan beteiligt.

Publikationen:

Fermi-LAT Observations of the Gamma-ray Burst GRB 130427A
Ackermann et al.; Science Express am 22.11.2013
DOI: 10.1126/science.1242302
The First Pulse of the Extremely Bright GRB 130427A: A Test Lab for Synchrotron Shocks
Preece et al., Science Express am 22.11.2013
DOI: 10.1126/science.1242353
Weitere Bilder: http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a011200/a011261/
Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1126/science.1242302
- Fermi-LAT Observations of the Gamma-ray Burst GRB 130427A; Ackermann et al.; Science Express am 22.11.2013, DOI: 10.1126/science.1242302
http://dx.doi.org/10.1126/science.1242353
- The First Pulse of the Extremely Bright GRB 130427A: A Test Lab for Synchrotron Shocks

Preece et al.; Science Express am 22.11.2013; DOI: 10.1126/science.1242353

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at
http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a011200/a011261/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften