Gammablëtz

Dësen Artikel entsprécht net de Wikipediakrittäre fir en enzyklopedeschen Artikel. Dat kann dru leien datt Schreif- oder Tippfeeler dran ze fanne sinn, oder en nach net nom Stil vun engem Wikipediaartikel formatéiert gouf. Et kann och sinn, datt den Inhalt net an eng Enzyklopedie gehéiert, sou wéi en am Moment do steet. Fir ze verhënneren datt dësen Artikel eventuell geläscht gëtt, muss en onbedéngt iwwerschafft ginn.

Kënschtleresch Duerstellung vun engem helle Gammablëtz an enger Stäreformatioun. D'Energie aus der Explosioun straalt an zwéi schmuelen, entgéintgeriichten Jets.

E Gammablëtz, Gammastraleblëtz, Gammastralenausbroch oder och Gammastralenexplosioun (englesch: gamma-ray burst, dacks ofgekierzt GRB) ass en Energieausbroch mat ganz héijer Leeschtung am Universum, vun deenen eng grouss Quantitéit vun elektromagnéitescher Stralung ausgeet.

D'Ursaach vun der Gammablëtzer ass nach net ganz gekläert. Den éischte Gammablëtz gouf den 2. Juli 1967 vum dem US-amerikanesche Vela-Spionagesatellit, deen eigentlech fir d'Entdeckung vun uewerierdeschen Atombommentester geduecht war, entdeckt. Datt d'Stralen aus den Déifte vum Weltraum koumen, gouf eréischt 1973 vu Wëssenschaftler am Los Alamos National Laboratoire an New Mexico mat den Date vun de Satellitte sécher festgestallt.

D'Bezeechnung "Gammablëtz" hat sech warscheinlech agebiergert, well d'Vela-Satellitte fir d'Detektioun vu Gammastralung vu Kärwaffenexplosioune geduecht an ausgerëscht waren. Elektromagnéitesch Stralung mat Photonenergien am keV-Beräich a méi héich, gëtt dacks allgemeng als Gammastralung bezeechent, wann hir Quell an Entwécklung net bekannt ass. Et handelt sech bei Gammablëtzer am enke kärphysikalesche Sënn net ëm eng Gammastralung.

Observatiounen

Gammablëtzer setzen an zéng Sekonne méi Energie fräi wéi d'Sonn a Milliarde vu Joren. Fir d'Dauer vu sengem Liichten ass e Gammablëtz méi hell wéi all déi aner Gammastralequellen um Himmel. Gammablëtzer hunn zudeem en Noglousen am optesche souwéi am Röntgenspektrum, dat an Zäitraim vun der Gréisstenuerdnung vun Deeg a Woche lues a lues verblatzt.

Dee bis elo hellsten observéierte Gammablëtz hat den NASA-Fuerschungssatellit Swift den 19. Mäerz 2008 registréiert. Den Ausbroch koum vun engem Objet, dat 7,5 Milliarde Liichtjoer vun der Äerd ewech war. Hie war 2,5 Milliounemol méi hell wéi déi liichtstäerkst bis elo observéiert Supernova a konnt als éischte GRB mat bloussem A gesi ginn. D'Explosioun gouf ënner der Nummer GRB 080319B katalogiséiert.

Optescht Noliichte vum Gammablëtz GRB-990123 (helle Punkt am wäisse Quadrat an Ausschnëttsvergréisserung). Den driwwer gekrëmmten Objet ass d'Galaxie, aus där hie staamt. Déi gouf méiglecherweis duerch eng Kollisioun mat enger anerer Galaxie verformt.

D'Stralung vu Gammablëtzer kann d'Äerdatmosphär net onverännert duerchdréngen. Dofir kënne Gammablëtzer

• direkt nëmme mat Weltraumteleskopen
• oder indirekt duerch d'Moosse vun där an der Atmosphär ausgeléister sekundärer Stralungsschauer observéiert ginn.

Wéinst hirer kuerzer Dauer an héijer Liichtkraaft a wéinst dem klenge raimlechen Opléisungsverméigen vun de Satellittenteleskope konnt een d'Gammablëtzer laang Zäit weeder bekannte (visuellen) Quellen zouschreiwen nach gleefhaft Meenunge fir hir Ursaach opstellen.

Am Ufank gouf ugeholl, datt d'Quelle vun de Blëtzer an eiser Mëllechstrooss leien, well Evenementer mat sou grousser Hellegkeet bei méi wäiter Distanz physikalesch net erkläerbar geschéngt hunn. Aus hirer gläichfërmeger Verdeelung iwwer de ganzen Himmel konnt een awer schléissen, datt et sech ëm extragalaktesch Evenementer handelt. Am anere Fall misste se sech am Plang vun der Mëllechstrooss, an där déi meescht Stäre sinn, heefen oder, wa se zum Halo vun der Mëllechstrooss gehéieren, a Richtung vum galakteschen Zentrum.

E grousse Fortschrëtt war duerch eng séier Lokaliséierung vun de Gammablëtzer gelongen, fir aner Teleskopen automatesch op déi Himmelspositioun ze riichten. Mat Hëllef vum Röntgen-Satellit BeppoSAX konnt 1997 fir d'éischt d'Noglouse vu Gammablëtzer am Röntgenberäich observéiert ginn. Duerch déi méi exakt Positiounsbestëmmung an der Röntgenastronomie konnte geziilt Noobservatiounen och am UV- a visuelle Liicht gemaach ginn a bekannte Quellen zougeschriwwe ginn. Op de Plaze vun de Gammablëtzer goufe wäit distanzéiert Galaxië fonnt a sou konnt direkt nogewise ginn, datt d'Gammablëtzer extragalaktesch Quellen hunn.

Dauer

Gammablëtzer daueren nëmmen en ettlech Sekonne bis maximal e puer Minutten; déi eenzeg bekannten Ausname sinn: GRB 060218, mat enger Dauer vun 33 Minutten a GRB 110328A (Sw 1644+57), deen eng Rekorddauer vun e puer Wochen hat.

GRBe loosse sech an zwou verschidde Klassen andeelen. Déi laang GRBen daueren an der Moyenne ongeféier 35 Sekonnen, et goufen der awer och scho vun 2000 Sekonnen observéiert. An en ettleche vun dëse laange GRBe konnt een zäitgläich mam Gammablëtz eng Kärkollaps-Supernova observéieren.

De 4. September 2005 hat den NASA-Satellit Swift en Ausbroch registréiert, deen 200 Sekonnen opgeliicht hat an domat zu de laange GRBe gehéiert. hie koum aus enger Regioun, déi 12,7 Milliarde Liichtjoer vun eis ewech läit, also aus der Zäit vum relativ jonken Universum. Dëse Gammablëtz mat der Bezeechnung GRB 050904 gehéiert zu de wäitste GRBen a war deemools dat zweeteelst dokumentéiert Evenement am Universum.

Am Géigesaz dozou dauere kuerz GRBe manner wéi 2 Sekonnen. Dat optescht Noliichte vun dëser Zort vu GRBen ass och vill méi kuerz wéi dat vun de laange GRBen a konnt 2005 fir d'éischt observéiert ginn. Kuerz GRBen hunn normalerweis méi haart Röntgenspektre wéi déi laang. Ongeféier 30 % vun alle kuerze GRBs follegt ee bis zu 100 Sekonnen undauernden, staark verännerleche Röntgenausbroch. Dëst ënnerschiddlecht Verhalen an der Klass vun de kuerze GRBe léisst op méi wéi ee Genesismechanissem schléissen.

De 27. Dezember 2004 gouf d'Äerd kuerz viru Mëtternuecht (21:30 UTC) vun engem Gamma- a Röntgenstralen-Ausbroch getraff. En Neutronestär hat a Sekonnebrochdeeler méi Energie fräigesat wéi eis Sonn an 100.000 Joer. D'Wellefront a ronn 50.000 Liichtjoer Distanz vun der Quell war méi intensiv wéi dee stäerkste jeemools gemoossene Stralungsausbroch vun eiser Sonn. Fuerscher an Australien hate matgedeelt, datt d'Risenexplosioun vum Neutronestär SGR 1806-20 hie fir eng Zéngtelsekonn méi hell wéi de Vollmond gemaach hat. Den Ausbroch vum GRB 041227 hat nëmmen 0,2 Sekonne gedauert.

Ongeféier 15 Prozent vun alle Gamma Ray Bursts weisen een oder méi Virleefer (precursors). Donäi handelt et sech ëm bis zu 100 Sekonne virum Haaptausbroch optriedent Gammastralung mat ongeféier 100-mol méi schwaacher Liichtkraaft. Virun der Haapteruptioun follegt meeschtens eng Phas, an där keng Stralung nogewise gëtt. De Spektrum entsprécht deem vum Haaptausbroch. Wa méi Precursors observéiert ginn, leien tëscht hinne Rouphase vu ronn 10 Sekonnen.

Spektrum

Spektrum vum Gammablëtz 910503. Logarithmesch opgedroen ass déi spektral Photoneflossdicht N(E) mat E² skaléiert iwwer der Photonenenergie E. De rouden a bloen Funktiounsgraph gëtt de Verlaf vun der phenomeenologescher Formel erëm.

D'Stralung weist e kontinuéierlecht Spektrum mat Photonenenergië vu manner wéi 1 keV bis an de MeV-Beräich. Déi meescht Spektre loosse sech duerch eng Ënnerdeelung an zwéi Beräicher beschreiwen. Am Beräich vun niddregen Energië bis zu e puer honnert keV (jee no GRB) hëlt mat zouhuelender Energie vun de Photonen hir Heefegkeet exponentiell of. Am Beräich vun héijen Energië follegt dat weidert Ofhuele vun den Heefegkeeten enger Hyperbol. Wéinst der ausgedeenter Skala vun den Energien ënnerscheede sech d'Heefegkeete fir déi eenzel Kanäl ëm vill Zéngterpotenzen. Dofir ass eng linear Duerstellung vum ganze Spektrum an engem Diagramm net sënnvoll. Besser gëtt eng Leeschtungsgréisst (Heefegkeet • Energie²) iwwer der Energie duebelt logarithmesch opgedroen. An dëser Duerstellung weist sech fir déi meescht Spektren e Maximum, nämlech bei därjeeneger Photonenenergie, bei där déi gréisst Leeschtung empfaange gouf. Dës Peak-Energie ass charakteristesch fir de Gammablëtz a läit an der Moyenne där vum BATSE ënnersichte Gammablëtzer bei 250 keV.

De geneeë phenomeenologesche Modell fir de kontinuéierleche Spektrum ass: $N(E)\sim {\begin{cases}{E^{\alpha }\exp \left({-{\frac {E}{E_{0}}}}\right)},&{\mbox{fir }}E\leq (\alpha -\beta )E_{0}{\mbox{ }}\\{\left[{\left({\alpha -\beta }\right)E_{0}}\right]^{\left({\alpha -\beta }\right)}E^{\beta }\exp \left({\beta -\alpha }\right)},&{\mbox{fir }}E>(\alpha -\beta )E_{0}{\mbox{ }}\end{cases}}$

• $\alpha$ an $\beta$ si fräi Parameter; $\alpha \approx -1$; $\beta \approx -2$
• $E_{0}$ ass mat der Peak-Energie $E_{p}$ iwwer $E_{0}={\frac {E_{p}}{2+\alpha }}$ verknëppt.

Fir $\alpha =-1$ an $\beta =-2$ ergëtt sech: $N(E)={\begin{cases}{E^{-1}\exp \left({-{\frac {E}{E_{p}}}}\right)},&{\mbox{fir }}E\leq E_{p}\\E_{p}E^{-2}e^{-1},&{\mbox{fir }}E>E_{p}{\mbox{ }}\end{cases}}$

Dem Kontinuum si schwaach eenzel Spektrallinnen iwwerlagert, déi zwar staark dopplerverbreedert sinn. Am Bild niewendrun ass eng Linn bei ongeféier 1600 keV ze gesinn. Méiglecherweis ass dës eng staark bloverréckelt an dopplerverbreet Eise-K-Linn. Sou Linne um kontinuéierleche Spektrum ginn Abléck an déi physikalesch Prozesser vun der Stralungs-Genesis. Déi staark Bloverrécklung bedeit, datt sech d'Explosiounsmaterial mat héichrelativistescher Vitess op den Observer zoubeweegt. D'Dopplerverbreedung ergëtt sech aus der staarker thermescher Beweegung duerch déi héich Temperatur vum emittéierende Material.

De Spektrum ass wärend der Dauer vum GRB net konstant, léisst sech awer zu allen Zäite mat de selwechten uewe genannte Funktiounen upassen, nëmmen d'Parameter ännere sech mat der Zäit. Am Allgemengen hëlt d'Peak-Energie an domat d'Häert vum Spektrum wärend der Dauer vum Gammablëtz of, kann awer am Verlaf vum Blëtz bei Intensitéitsschib och nees kuerz eropgoen.

Spekulatiounen iwwer d'Folge vun "noe" Gammablëtzer

Méigleche Mechanismus

Den direkte Schued duerch e Gammablëtz, deen op d'Äerd geriicht ass, wier no de Resultater vun enger Studie begrenzt, well Gammablëtzer meeschtens nëmme kuerz sinn an e groussen Deel vun de Gammastralen den Äerdbuedem net erreecht. D'Stralung gëtt nämlech an der Atmosphär absorbéiert, woubäi ënner anerem Stéckoxid entsteet. Och wier déi vum Gammablëtz ofgedréiten Äerdsäit vum Gammablëtz net direkt betraff, well d'Gammastralung de Planéit net duerchdrénge kann. En zimmlech noe Gammablëtz mécht awer sou vill Stéckoxid an der Atmosphär, datt d'Ozonschicht schwéier geschiedegt géif ginn. Dat kéint och déi net betraffen Aerdsäit staark beaflossen.

Historescht Massenausstierwen

Méiglecherweis ass souguer eent vun de gréissten Massenausstierwen vun der Äerdgeschicht vun engem Gammablëtz an eiser Mëllechstrooss ausgeléist ginn. Beispillsweis gëtt iwwer en Evenement vu viru 443 Millioune Joer (Enn vum Ordovizium) spekuléiert. Duerch en ordovizesche Gammablëtz wier d'UV-Stralung vun der Sonn no der Zerstéierung vun der Ozonschicht ongehënnert an déi iewescht Waasserschichte vun den Urozeanen agedrongen. Do kéinten d'Organismen, déi no bei der Waasseruewerfläch gelieft hunn, gestuerwe sinn (Landliewewiese gouf et nach net). Als Indiz fir sou en Zenario gëtt ugefouert, datt um Enn vum Ordovizium vill Trilobiten déi no bei der Waasseruewerfläch gelieft hunn, ausgestuerwe waren.^,

Gefore fir d'Zukunft

Wëssenschaftler goufen opgefuerdert, fir erauszefannen, wéi eng Konsequenzen en Treffer vun engem Gammablëtz an der Noperschaft (zirka 500 Liichtjoer) op eis Äerd hätt. D'Ënnersich sollten och hëllefen, Massenausstierwen op der Äerd ze klären an d'Warscheinlechkeet vun extraterrestreschem Liewen aschätzen ze kënnen. Als Folleg huelen d'Wëssenschaftler un, datt e Gammablëtz, deen an der Géigend vun eisem Sonnesystem entsteet an d'Äerd trëfft, e Massestierwen um ganze Planéit ausléise kéint. Déi ze erwaardent schwéier Schiedegung vun der Ozonschicht géif déi global Näerungsmëttelversuergung zesummebrieche loossen. E Massenausstierwen op der Äerd wä d'Resultat an d'Weltbevëlkerung géif op 10 % vun hirem haitege Wäert verklengert ginn.

De Schued duerch e Gammablëtz wier däitlech méi héich wéi deen duerch eng Supernova, déi sech op gläicher Distanz wéi de Gammablëtz befanne géif. Gammablëtzer, déi méi wäit ewech si wéi 3.000 Liichtjoer stelle keng Gefor duer.

Bedeitend Gammablëtzer

Gammablëtzer vu besonnesch historescher oder wëssenschaftlecher Bedeitung:

• 670702 – 2. Juli 1967: Den éischte GRB, deen entdeckt gouf.
• 970228 – 28. Februar 1997: Den éischte GRB, bei deem erfollegräich en Noliichte festgestallt konnt ginn.
• 970508 – 8. Mee 1997: Den éischte GRB mat enger exakt bestëmmter Routverrécklung (e Wäert, deen et Astronomen erméiglecht, d'Distanz vun engem Evenement oder Objet ze bestëmmen).
• 980425 – 25. Abrëll 1998: Den éischte GRB, deen a Verbindung mat enger Supernova (SN 1998bw) observéiert gouf; hat eng enk Bezéiung tëscht SN a GRBen gewisen.
• 990123 – 23. Januar 1999: Den éischte GRB, bei deem eng Emissioun am visuelle Beräich festgestallt gouf (kuckt d'Bild uewen).
• 041227 – 27. Dezember 2004: D'Äerd gëtt vun engem gewaltege Gammastralenausbroch getraff, deem seng Wellefront vun engem Stär ausgoung, deen nëmme 50.000 Lj vun eis ewechläit.
• 050509B – 9. Mee 2005: Den éischte kuerze GRB, bei deem den Urspronkskierper festgestallt konnt ginn (huet d'Theorie ënnerstëtzt, datt kuerz GRBen net mat Supernovaen a Verbindung stinn).
• 050724 – 24. Juli 2005: E kuerze GRB, Urspronk war méiglecherweis en Neutronestär deen ëm e Schwaarzt Lach kreest.
• 050904 – 4. September 2005: Distanzrekord fir e GRB mat enger Routverrécklung vu 6,29 (12,7 Mrd. Liichtjoer).
• 080319B – 19. Mäerz 2008: Hellste GRB an hellst Supernova, déi bis dato entdeckt goufen (absolut Hellegkeet: −36 mag); ausserdeem éischte GRB, dee mat bloussem A observéiert konnt ginn (Visuell Magnitude: 5,76 mag); zugläich dee vun den Objeten déi jee mat bloussem A ze gesi waren, deen am wäitsten ewechläit.
• 080913 – 13. September 2008: Den alen Distanzrekord fir e GRB mat enger Routverrécklung vu 6,7 (12,8 Mrd. Liichtjoer).^,
• 090423 – 23. Abrëll 2009: De GRB deen am wäitste vun der Äerd ewechläit mat enger Routverrécklung vun 8,2 (13,035 Mrd. Liichtjoer) an domat dat eelst dokumentéiert Evenement am Universum (zirka 630 Mio. Joer nom Urknall).^,, Hie gouf mam Swift an dem GROND um La Silla Observatoire entdeckt.
• 100621A – 21. Juni 2010: Den absolut stäerkste Gammablëtz, dee registréiert gouf. En hat d'Moossinstrumenter vum Swift ausfale gelooss; mat 143.000 (Röntgenstrale-) Photonen/s méi staark wéi de Rekord vum GRB 080916C.
• 110328A – 28. Mäerz 2011: Dee bis dato am längsten dauernde GRB gouf mam Swift am Stärebild Draco entdeckt. D'Phenomeen hat méi wéi eng Woch gedauert.^,
• 130427A - 27. Abrëll 2013: dëst Evenement konnt vun de Weltraumteleskopen an den äerdgebonnenen Teleskopen am Stärebild Leo detekétiert ginn a gëllt als dat bis elo energieräichst an am längsten undauernd GRB.^,
• 130603B - 3. Juni 2013: Gouf vum Satellit Swift an der WIND-Sond (mat sengem Transient Gamma-Ray Spectrometer) registréiert. D'Regioun gouf och vum Hubble-Weltraumteleskop néng Deeg vir an 30 Deeg nom Ausbroch observéiert. Den drëtten Dag nom Ausbroch gouf d'Regioun mam Röntgensatellit XMM-Newton gemooss.

Kuckt och

Portal Astronomie

• Gravitatiounsenergie als Energiequell fir déi observéiert Prozesser.
• Kilonova
• Terrestresche Gammablëtz

Literatur

• David Alexander Kann, Steve Schulze und Sylvio Klose: Kosmische Gammastrahlenausbrüche. Neue Erkenntnisse und neue Rätsel in der Ära des Gammasatelliten Swift. Sterne und Weltraum 12/2007, Seite 42.
• Neil Gehrels, Luigi Piro, Peter JT Leonard: Die stärksten Explosionen im Universum. Spektrum der Wissenschaft 03/2003, Seite 48.
• Tödliche Sternexplosion. Astronomie Heute 01-02/2004, Seite 13.
• J. S. Villasenor u.a.: Discovery of the short Gammaray burst GRB 050709. Nature 437, 855-858 (6 October 2005). Preprint.
• P. Mészaros: Theories of Gamma-Ray Bursts. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 40, p. 137-169 (2002).
• J. van Paradijs, C. Kouveliotou, & R. Wijers: Gamma-Ray Burst Afterglows. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 38, p. 379-425 (2000).
• E. Fenimore: Gamma-ray bursts – 30 years of discovery. AIP Press, Melville 2004, ISBN 0-7354-0208-6.

Um Spaweck

Commons: Gammablitze – Biller, Videoen oder Audiodateien

• www.wissenschaft.de: Wenn Gammablitze sterben. – De Satellit Swift observéiert fir d'éischt den Iwwergank vum Blëtz zum Noglousen
• Swift: Gamma-ray burst Real-time Sky Map – Date vum Nasa-Satellit Swift
• NASA: Gamma-Ray Burst Coordinates Network