Warum helfen alte und weit entfernte Gammastrahlenausbrüche bei der Erforschung des frühen Universums?

Astronomen entdecken uralten, weit entfernten Gammastrahlenausbruch

Ein mit dem X-Shooter-Instrument aufgenommenes Bild zeigt einen vom Very Large Telescope beobachteten Gammastrahlenausbruch, den roten Punkt in der Bildmitte.

Im September 2021 beobachtete das Neil Gehrels Swift Observatory einen Gammastrahlenausbruch, der in der Frühzeit des Universums auftrat, während das Observatorium das Universum vor Milliarden von Jahren beobachtete.

Das Ereignis, das derzeit als GRB210905A bezeichnet wird, ereignete sich, als das Universum gerade erst entstanden war, da das Licht der Explosion 12,8 Milliarden Jahre brauchte, um durch das Universum zu reisen, bevor es die Erde erreichte. Da das starke Licht eines Gammastrahlenausbruchs und sein Nachglühen schnell nachlassen, begannen die Astronomen rasch, sein Restsignal zu erfassen. Dieses Signal erscheint üblicherweise als orange-roter Lichtpunkt. Aus einem Bericht geht hervor, dass Astronomen mehrere Instrumente am Südobservatorium nutzten, um dieses Restsignal einzufangen, etwa das Very Large Telescope und das Röntgenspektrometer in Chile sowie das programmierbare Teleskop am La-Silla-Observatorium. Das Observatorium befindet sich ebenfalls in Chile.

Gammastrahlen entstehen hauptsächlich durch Kollisionen zwischen bestimmten Partikeln und durch den Zerfall radioaktiver Stoffe (was erklärt, warum Atommüll so gefährlich ist). Astronomen gehen davon aus, dass diese starken Ausbrüche elektromagnetischer Strahlung im dunklen Universum mindestens einmal am Tag auftreten. Gammastrahlenausbrüche sind dabei die hellsten dieser Phänomene, dauern jedoch normalerweise nicht lange an.

Obwohl Gammastrahlenausbrüche mit bloßem Auge sichtbar sind, messen Astronomen sorgfältig, wie viel Licht unterschiedlicher Wellenlängen bei einem Ausbruch freigesetzt wird. Wie bei Lichtquellen im Weltraum verschieben sich die Lichtsignale von Gammastrahlenausbrüchen zum roten Ende des Spektrums, wenn Licht durch ein Vakuum reist. Dieses Phänomen wird Rotverschiebung genannt. Die Größe der Bewegung gibt Aufschluss über die Entfernung zur Quelle, daher werden sehr weit entfernte Lichtsignale in Infrarotlicht umgewandelt. Mit diesem Instrument berechnen Wissenschaftler die Entfernung des Ausbruchs und die Zeit, die das von ihm ausgesandte Licht benötigt, um die Erde zu erreichen. Solche weit entfernten Gammastrahlenausbrüche sind normalerweise schwer zu beobachten, weil sie zu schwach sind, aber Gammastrahlenausbrüche wie GRB 210905A sind sehr hell. Wenn ihre Signale schnell erfasst und abgebildet werden, werden sie erscheinen.

„Derart weit entfernte Gammastrahlenausbrüche sind ziemlich selten … aber sie werden nur einen kleinen Bruchteil derjenigen ausmachen, die bei zukünftigen Missionen entdeckt werden“, sagte Teamleiter Andrea Ross, ein Astronom am italienischen Nationalen Institut für Astrophysik. Er und seine Kollegen veröffentlichten am 21. September eine Studie ihrer Beobachtungen in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Woher kommen also diese mysteriösen Lichter? Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Licht des Gammastrahlenausbruchs von Materie stammt, die von der enormen Schwerkraft des Schwarzen Lochs angesaugt wurde, und schließen die Möglichkeit aus, dass das Licht von einem Magnetar stammt. Ein Magnetar ist der tote Kern, der nach dem Tod eines Riesensterns zurückbleibt. Es weist eine hohe Dichte auf und verfügt über eine starke magnetische Energie. Der Grund hierfür liegt darin, dass die in GRB210905A enthaltene Energie die Reichweite von Magnetaren bei weitem übersteigt.

Je mehr wir über Gammastrahlenausbrüche wissen, desto klarer wird unser Verständnis des frühen Universums.

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Die Erde ist der dritte Planet von der Sonne aus und beherbergt alles bekannte Leben im Universum. Obwohl es im Sonnensystem viel Wasser gibt, kommt flüssiges Wasser nur auf der Erdoberfläche vor. Ungefähr 70,8 % der Erdoberfläche bestehen aus Ozeanen. Andere Flüsse, Seen und Polargletscher sind im Vergleich dazu unbedeutend. Die restlichen 29,2 % sind Land, einschließlich Kontinente und Inseln. Die Erdoberfläche besteht aus mehreren sich langsam bewegenden Platten. Durch die Interaktion dieser Platten entstehen Berge und Vulkane, außerdem kommt es zu schrecklichen Erdbeben. Gleichzeitig erzeugt der flüssige äußere Erdkern ein Magnetfeld, das die gesamte Magnetosphäre der Erde speist und uns vor dem Sonnenwind schützt.

Das La-Silla-Observatorium befindet sich in Chile und verfügt über drei astronomische Teleskope, die vom Südobservatorium gebaut und betrieben werden. Darüber hinaus gibt es hier noch mehrere andere Teleskope, deren Wartung teilweise vom Southern Observatory übernommen wird. Das La-Silla-Observatorium ist eines der größten Observatorien der südlichen Hemisphäre und das erste der Südsternwarte, das in Chile genutzt wird.

VON: Elizabeth Rayne

FY: Taokesasi

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