Mit dem Jahr 1997 begann eine aufregende neue Ära für die Gammablitzforschu
ng.
Durch die schnelle und genaue Bestimmung der Richtung der Gammablitze mit Hilfe
des BeppoSAX Satelliten gelang
es nämlich, bisher unbeobachtete, rasch
abnehmende Strahlung in anderen Wellenlängenbereichen von den Quellen
der Gammablitze aufzuspüren. Dieses "Nachglühen" im Röntgenlicht
sowie im optischen Spektralbereich und bei Radiowellenlängen ermöglichte
die Identifizierung der fernen und lichtschwachen Galaxien, in denen die
Gammablitze ausgesandt wurden, und damit die Bestätigung des kosmologischen
Ursprungs der Blitze. Dies bedeutet einen Durchbruch und wichtigen
Schritt hin zur Enträtselung der geheimnisvollen Quellen der Gammablitze.
Den Entfernungsrekord hält derzeit ein Gammablitz, der bei einer Rotverschieb
ung
von mindestens z = 3.4 ausgesandt wurde, das entspricht einer Entfernung von
etwa 12 Milliarden Lichtjahren. Derart riesige Distanzen bedeuten, daß
die Gammablitze bei einem ungeheuer energiereichen Ereignis entstehen
müssen, bei dem Energien von rund 1053 erg in Gammastrahlung
freigesetzt werden könnten. Es handelt sich wohl um die stärksten
und hellsten Explosionen im Universum!
Abbildung 1:
Lichtkurve des Gammablitzes GRB 920723 im Wellenlängenbereich de
r
weichen Röntgenstrahlung. Die gepunktete senkrechte Linie bei t = 6 Sekunden
deutet den Augenblick an, bei dem sich die spektralen Eigenschaften der
gemessenen Strahlung plötzlich ändern. Dies hängt vermutlich mit
dem Einsetzen der Abstrahlung bei anderen Wellenlängen zusammen.
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Das schnelle Freiwerden solch riesiger Energiemengen in einem relativ
kleinen Raumbereich von nur 100 Kilometern Durchmesser kann die
beobachteten Eigenschaften der Gammablitze erklären. Dabei entsteht
ein Feuerball aus heiß em Plasma, der mit extrem relativistischer
Geschwindigkeit in das umgebende interstellare Gas expandiert.
Bei der Wechselwirkung dieses Feuerballs mit dem Umgebungsgas kommt
es zur Emission der Strahlung, die dem Gammablitz (Abb. 1) folgt und
über Tage oder sogar Monate als "Nachglühen" zu sehen ist (Abb. 2).
Beobachtungen unmittelbar nach dem Gammablitz zu einem Zeitpunkt, bei
dem die Expansionsgeschwindigkeit des Feuerballs maximal ist, sind
daher von groß er Bedeutung für theoretische Modelle. Beim
Durchforsten von Archivdaten des internationalen Röntgen- und
Gammastrahlenobservatoriums GRANAT, das in Zusammenarbeit mit
Wissenschaftlern am MPA durchgeführt wurde, konnte für mehrere
helle Gammablitze Strahlung gefunden werden, die unmittelbar nach dem Beginn
der Gammaemission gemessen wurde. Besonders interessant ist die
plötzliche Veränderung des Strahlungsspektrums, die in einem Fall
entdeckt wurde und vermutlich mit dem Einsetzen des "Nachglühens"
zusammenhängt (Abb. 3). Durch genaue Auswertung dieser Beobachtungen
konnten Rückschlüsse auf die anfängliche Ausbreitungsgeschwindigkeit
des Feuerballs gezogen werden -- sie betrug 99.999% der Lichtgeschwindigkeit.
Abbildung 2:
Lichtkurve im Wellenlängenbereich der weichen Röntgenstrahlung
während der Phase des "Nachglühens" von GRB 920723. Der Zeitnullpunkt
ist zu dem Zeitpunkt gewählt, an dem sich abrupt das Spektrum verändert
(angezeigt durch die gepunktete senkrechte Linie in den Abbildungen 1 und 3).
Der Phase der stärksten Gammastrahlung ist hier nicht dargestellt, weil sie
negativen Zeiten entspricht.
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Abbildung 3:
Zeitentwicklung des Spektralindex im Energiebereich zwischen
8 keV und 200 keV. Der Zeitnullpunkt ist derselbe wie in Abb. 1.
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M.Gilfanov, R.Burenin
Literaturhinweise:
-
GRANAT/SIGMA Observation of the Early Afterglow from GRB920723 in
Soft Gamma-Rays,
R.Burenin, A.Vikhlinin, M.Gilfanov et al.
A&A
Letters, 1999, 344, L53 Preprint
MPA 1187e
-
Gamma-ray burst afterglows, M.Gilfanov and R.Burenin,
Annual Report
of the MPA, 1998, pp.14-15 (ps,
pdf)
Last modified: Thu Jul 1 09:41:09 MDT 1999
by Markus Rampp
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