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Gammablitz


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Inhaltsverzeichnis

Begriffserklärung

Gammablitze oder Gammastrahlenblitze (engl. Gamma Ray Burster/Bursts oft abgekürzt GRB ) sind gewaltige Energieausbrüche im Universum von kurzer Dauer (wenige Sekunden bis einige Minuten) mit denen große Mengen an Gammastrahlen einhergehen. Sie setzen in zehn Sekunden Energie frei als die Sonne in Milliarden Jahren. Für die Dauer seines Leuchtens ist Gammablitz heller als alle übrigen Gammastrahlenquellen am Gammablitze haben zudem ein "Nachglühen" im optischen im Röntgenspektrum welches in der Größenordnung von Tagen Wochen langsam verblasst. Die Ursache der Gammablitze noch nicht abschließend geklärt. Man beobachtete sie am 2. Juli 1967 mit den amerikanischen (vom spanischen Verb "velar" beobachten) welche eigentlich Überwachung oberirdischer Atombombentests gedacht waren. Die Instrumente registrierten ein sehr intensives Aufleuchten von Gammastrahlen. Erst 1973 Wissenschaftler im Los Alamos National Laboratory in New Mexico mit den Daten Satelliten sicherstellen dass die Strahlen aus den des Weltraums kamen.

Beobachtungen

Wegen ihrer kurzen Dauer des geringen Auflösungsvermögens der Satellitenteleskope im Bereich der Gammaastronomie und ihrer hohen Leuchtkraft konnte man lange Zeit weder bekannten (optischen) Quellen zuordnen adäquate Theorien zu ihren Ursachen aufstellen.

Zuerst wurde vermutet dass die Quellen Blitze innerhalb unserer Milchstraße zu finden seien. Diese Vermutung basierte der Annahme dass ein solches Ereignis bei weiter entfernten Objekt aufgrund der gewaltigen Energiemengen erklärbar wäre ohne dass hierbei grundlegende physikalische verletzt werden würden.

Aufgrund ihrer gleichförmigen Verteilung über den Himmel konnte man jedoch indirekt schließen dass extragalaktische Strahlungsquellen sind da sie sich andernfalls der Ebene der Milchstraße (in der sich die meisten Sterne Milchstraße befinden) hätten häufen müssen.

1996 konnte mit Hilfe des italienisch-niederländischen Röntgen-Satelliten BeppoSax erstmals das Nachglühen von Gammablitzen Röntgenbereich beobachtet werden. Aufgrund der wesentlich exakteren Positionsbestimmung in der Röntgenastronomie konnte man dadurch gezielte Nachbeobachtungen im sichtbaren Licht machen und sie bekannten Quellen zuordnen. fand man an den Stellen der Gammablitze entfernte Galaxien und konnte somit erstmals direkt nachweisen Gammablitze tatsächlich extragalaktische Quellen haben. In einigen ihnen konnte man zeitgleich zum Gammablitz eine Supernova beobachten.

Theorien

Aufgrund der kurzen Dauer des Gammablitzes das Gebiet aus dem er ausgesendet wurde sehr groß sein (der Durchmesser eines langsamen (v < 0 1 c ) ist maximal so groß wie die Helligkeitsänderung multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit ; aufgrund relativistischer Effekte kann dieser Bereich jedoch etwas größer ist aber immer noch relativ klein). Spezielle Supernovaexplosionen sogenannte Hypernovae sind daher ein Kandidat für die der Gammablitze. Ein weiterer Kandidat sind verschmelzende Neutronensterne .

Nimmt man an dass ein Gammablitz in alle Richtungen abgestrahlt so hätte bspw. Gammablitz GRB990123 vom Januar 1999 eine gigantische von über <math>10^{45}</math> Watt haben müssen. Dies ist <math>10^{19}</math> mal als die Leistung unserer Sonne selbst die Quasare schaffen "nur" <math>10^{40}</math> Watt.

Man nimmt daher an dass ein nur in einem engen kegelförmigen Bereich mit Öffnungswinkel von wenigen Grad ausgesandt wird die also wie in einem Leuchtturm fokussiert ist. Dadurch verringert sich die Strahlungsleistung um die beobachtete Helligkeit zu erklären (um ca. 3 Zehnerpotenzen) ist jedoch immer exorbitant. Zudem lässt sich durch die Fokussierung Intensität der Energieausbrüche erklären ohne dass grundlegende Prinzipien verletzt würden. Der Gammablitz schließlich entsteht Schockwellen in dem sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Gas der Supernovaexplosion. Die gesamte Energiemenge ist ungefähr in der selben Größenordnung von einer gewöhnlichen Supernova jedoch strahlt eine den Großteil ihrer Energie in Form von Neutrinos ab. Modellrechnungen zeigen dass der beobachtete der Gammablitze gut zu den Annahmen passt.

Den Unterschied zu einer normalen Supernova man sich dadurch dass eine Hypernova mit anschließendem Gammablitz bei extrem massereichen von über 20 Sonnenmassen entstehen deren zentraler Kernbereich zu einem rotierenden Schwarzen Loch kollabiert. Das umgebende Gas läuft in Scheibe um das Schwarzen Loch und heizt beim Einfall extrem stark auf Gasjets werden senkrecht zur Scheibenebene ausgestoßen welche dann die Gammablitze erzeugen. Die Verschmelzung zweier Neutronensterne führt von den unterschiedlichen Ausgangsbedingungen zu änlichen Resultaten.

Auch wenn schon lange ein Zusammenhang Supernovae vermutet wurde war es doch erst möglich einen Gammastrahlenausbruch direkt in Verbindung mit solch einem Sternentod zu bringen. Dabei beobachtete Satellit HETE einen Gammastrahlenausbruch dessen Quelle sich der Kollaps eines Sterns mit 15-facher Sonnenmasse

Weitere Folgerungen

Man kann jedoch noch nicht alle von Gammablitzen mit den obigen Theorien erklären also zukünftige genauere Beobachtungen durchaus noch überraschende bringen können.

Eventuell war sogar eines der größten Massenaussterben der Erdgeschichte vor 443 Millionen Jahren (Ende des Ordoviziums ) bei dem u.a. die davor sehr Trilobiten ausstarben durch einen Gammablitz in unserer Milchstraße ausgelöst worden der direkt auf die gerichtet war. Die Gammastrahlen erreichten zwar nicht Erdboden bildeten jedoch in der Atmosphäre giftiges Stickoxid welches die Ozonschicht zerstörte und somit das Leben nahe Wasseroberfläche (Landlebewesen gab es noch nicht) durch nun ungehindert eindringende UV-Strahlung der Sonne abgetötet wurde.

Siehe auch: Gammastrahlen Astronomie Weltall Sterne

Literatur :

  • Spektrum der Wissenschaft 03/2003 Seite 48 Die stärksten Explosionen im Universum
  • Astronomie Heute 01-02/2004 Seite 13 Tödliche Sternexplosion



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