Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rekord-Gammastrahlenblitz aus den Tiefen des Weltraums

21.11.2019

Astronomen haben einen Gammastrahlenblitz mit einer bislang noch nie gemessenen Energie beobachtet. Er stammt aus einer fünf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie. Daran beteiligt waren auch Wissenschaftler der Uni Würzburg.

Es war eine Sache von wenigen Minuten: Am 14. Januar 2019 registrierte das NASA Weltraumobservatorium Neil Gehrels Swift einen Helligkeitsanstieg aus der Richtung des Sternbilds Eridanus. Innerhalb von nur 22 Sekunden wurden die Koordinaten über das Internet weltweit verfügbar gemacht.


Die Reaktion auf der Erde lief nicht langsamer ab: Nur 25 Sekunden dauerte es, bis Wissenschaftler auf der Kanarischen Insel La Palma die beiden dort stationierten MAGIC-Teleskope trotz ihres Gewichts von gut 64 Tonnen und ihrem Durchmesser von jeweils 17 Metern Durchmesser auf die Himmelskoordinaten des Weltraumwächters ausgerichtet hatten.

Spektakulär hohe Energien

Was die Teleskope dann entdeckten, sorgte unter Astronomen für Aufsehen und hat zu zwei Veröffentlichungen geführt, die jetzt in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature zu lesen sind. Demnach hat das internationale Forschungsteam, zu dem auch Astronomen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gehören, einen Gammastrahlenblitz aus einer Galaxie in über fünf Milliarden Lichtjahren Entfernung entdeckt.

Die beobachteten Lichtquanten des Gammablitzes GRB 190114C erreichten dabei spektakulär hohe Energien, wie sie bisher noch nie beobachtet wurden. Der Gammablitz überstrahlte alle andere Quellen aufgrund seiner enormen Helligkeit. Die normalerweise hellste Gammaquelle, der als Krabbennebel bekannte Supernova-Überrest Messier 1, wurde um das Hundertfache übertroffen.

„Gammastrahlung ist eine mit der Röntgenstrahlung verwandte, sehr durchdringende elektromagnetische Strahlung, die kaum abgeschirmt werden kann. Sie wurde erstmals nur wenige Jahre nach der von Wilhelm Conrad Röntgen in Würzburg entdeckten Röntgenstrahlung in Straßburg von Paul Villard bei der Untersuchung radioaktiver Proben nachgewiesen“, erklärt Professor Karl Mannheim, Inhaber des Lehrstuhls für Astronomie an der JMU und Co-Autor der Nature-Publikationen.

Gammastrahlung entsteht bei Kernprozessen, Antimaterie-Vernichtung und durch Stoßprozesse sehr energiereicher Elementarteilchen. Energiereiche Teilchen aus dem Weltraum, die als kosmische Strahlung bezeichnet werden, bombardieren permanent die Erdatmosphäre und sind für etwa die Hälfte der natürlichen ionisierenden Strahlung am Erdboden verantwortlich. Für die Entdeckung der kosmischen Strahlung erhielt der österreichische Physiker Victor Hess 1936 den Physik-Nobelpreis.

Hypernovae: die effizientesten Kraftwerke des Universums

Welche astronomischen Objekte kosmische Teilchenbeschleuniger sind und deswegen Gammastrahlung aussenden, beginnt die Wissenschaft erst seit kurzer Zeit zu verstehen. „Gammablitze gehören zu den stärksten kosmischen Teilchenbeschleunigern“, erklärt Mannheim. GRB 190114C wurde vermutlich durch eine Hypernova verursacht, der Supernova-Sternexplosion eines seltenen Typs massereicher Sterne am Ende ihrer Entwicklung. Im Inneren des massereichen Sterns bildet sich durch den Gravitationskollaps in Sekundenschnelle ein Schwarzes Loch, und die dabei freiwerdende Gravitationsenergie wird in zwei Plasmastrahlen parallel zur Rotationsachse ausgestoßen.

„In Hypernovae wird ein großer Bruchteil der gesamten Ruhemassenenergie des kollabierenden Sterns in Strahlung umgewandelt. Sie sind die effizientesten Kraftwerke im Universum“, so der Astronom. Wie die Auswertung der im Januar 2019 gewonnenen Daten zeigt, wurden in den Plasmastrahlen des GRB 190114C Elementarteilchen auf unfassbar hohe Energien beschleunigt. Das Licht des Gammastrahlenblitzes entspricht dabei einer Strahlung mit der milliardenfachen Energie von Röntgenstrahlung.

Nachfolgebeobachtungen mit Teleskopen in anderen Wellenlängenbereichen ergänzen inzwischen das Bild und ermöglichen es, das Ereignis mit einer extremen Stoßwelle in Verbindung zu bringen, die von der Hypernova ausging und sich fast mit Lichtgeschwindigkeit in den interstellaren Raum ausbreitete. „Solche kosmischen Katastrophen finden auch in unserer Milchstraße statt. Sie sind sehr selten, wären aber absolut tödlich, wenn sie in Erdnähe geschehen“, sagt Karl Mannheim.

Die energiereiche Strahlung würde die Atmosphäre ionisieren und die schützende Ozonschicht zerstören. Tatsächlich gibt es Überlegungen, dass die aus der Erdgeschichte bekannten Ereignisse mit einer Massenauslöschung von Lebewesen auf der Erde in Verbindung mit solchen Gammablitzen stehen könnten. Professor Mannheim ist aber davon überzeugt, dass „die Evolution den Herausforderungen kosmischer und anderer Katastrophen gewachsen ist“. Schließlich zeigen extreme Phänomene wie der jetzt gemessene Gammablitz, dass „der Erfindungsreichtum der Natur unser Vorstellungsvermögen stets bei weitem übertrifft“.

Die MAGIC-Teleskope

Die zwei MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) Teleskope mit jeweils 17 Metern Spiegeldurchmesser befinden sich auf etwa 2200 Meter über dem Meer als Teil der europäischen Nordsternwarte am Roque de los Muchachos auf der Kanareninsel La Palma. MAGIC wird von einer internationalen Kollaboration mit etwa 160 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Instituten in Deutschland, Spanien, Italien, der Schweiz, Polen, Finnland, Bulgarien, Kroatien, Indien und Japan betrieben.

Dass sich die Teleskope so schnell auf die Quelle des Gammablitzes ausrichten konnten, verdanken sie ihrem leistungsstarken Antrieb und dem verhältnismäßig geringen Gewicht. Die Komponenten wurden von Firmen aus Unterfranken hergestellt und von Wissenschaftlern und Technikern der Fakultät für Physik und Astronomie der JMU sowie des Werner-Heisenberg-Instituts für Physik der Max-Planck-Gesellschaft aufgebaut. Die außerordentlich präzise und schnelle Reaktion des MAGIC-Teleskopsystems war entscheidend für die Entdeckung und Voraussetzung dafür, nun über einzigartige Messungen der Frühphase einer Hypernova bei hohen Energien zu verfügen.

Das Sternbild Eridanus

Das Sternbild Eridanus trägt seinen Namen nach einer Episode aus der griechischen Mythologie. Darin wird geschildert, wie Phaeton, der Sohn des Sonnengottes Helios, den Himmelswagen seines Vaters übernahm und ihm dabei die Rösser durchgingen. Es folgte eine Irrfahrt entlang des Flusslaufes des Eridanus. Die Irrfahrt wurde von Zeus durch einen Blitzschlag beendet, der Phaeton tötete und Nordafrika verbrannte.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Karl Mannheim, Lehrstuhl für Astronomie, T: +49 931 318 5030,
E-Mail: mannheim@astro.uni-wuerzburg.de

Originalpublikation:

Teraelectronvolt emission from the γ-ray burst GRB 190114C, Nature, 20 November 2019, https://www.nature.com/articles/s41586-019-1750-x

Weitere Informationen:

https://wwwmagic.mpp.mpg.de/ Website der MAGIC Kollaboration

Gunnar Bartsch | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lichtpulse bewegen Spins von Atom zu Atom
17.02.2020 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Physik des Lebens - Die Logistik des Molekül-Puzzles
17.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Im Focus: Einblicke in die Rolle von Materialdefekten bei der spin-abhängigen Petahertzelektronik

Die Betriebsgeschwindigkeit von Halbleitern in elektronischen und optoelektronischen Geräten ist auf mehrere Gigahertz (eine Milliarde Oszillationen pro Sekunde) beschränkt. Die Rechengeschwindigkeit von modernen Computern trifft dadurch auf eine Grenze. Forscher am MPSD und dem Indian Institute of Technology in Bombay (IIT) haben nun untersucht, wie diese Grenze mithilfe von Lichtwellen und Festkörperstrukturen mit Defekten erhöht werden könnte, um noch größere Rechenleistungen zu erreichen.

Lichtwellen schwingen mehrere hundert Trillionen Mal pro Sekunde und haben das Potential, die Bewegung von Elektronen zu steuern. Im Gegensatz zu...

Im Focus: Charakterisierung von thermischen Schnittstellen für modulare Satelliten

Das Fraunhofer IFAM in Dresden hat ein neues Projekt zur thermischen Charakterisierung von Kupfer/CNT basierten Scheiben für den Einsatz in thermalen Schnittstellen von modularen Satelliten gestartet. Gefördert wird das Projekt „ThermTEST“ für 18 Monate vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Zwischen den Einzelmodulen von modularen Satelliten werden zur Kopplung eine Vielzahl von Schnittstellen benötigt, die nach ihrer Funktion eingeteilt werden...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

4. Fachtagung Fahrzeugklimatisierung am 13.-14. Mai 2020 in Stuttgart

10.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Supercomputer „Hawk“ eingeweiht: Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart erhält neuen Supercomputer

19.02.2020 | Informationstechnologie

Soziale Netzwerke geben Aufschluss über Dates von Blaumeisen

19.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics