Die Helligkeit ist 50-mal höher als der vorherige Rekord. Chinesischer Satellit misst den bisher hellsten Gammastrahlenausbruch präzise

Lu Chengkuan, Reporter der Science and Technology Daily

Gammastrahlenausbrüche sind die heftigsten Explosionen im Universum. Die Energie, die sie in wenigen Sekunden freisetzen, übersteigt die gesamte Energie, die die Sonne während ihres Lebens freisetzt. Sie gelten als die gewaltigsten Ereignisse im Universum. Im Laufe der Jahre haben Astronomen dieses astronomische Ereignis aufmerksam verfolgt.

Am 29. März um 2 Uhr morgens veröffentlichten das Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und mehr als 40 wissenschaftliche Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt gemeinsam Forschungsergebnisse zu GRB 221009A, dem bisher hellsten Gammastrahlenausbruch. Beobachtungen zeigen, dass der Gammastrahlenausbruch tief im Universum, 2,4 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, entstand und dass seine Helligkeit 50-mal höher war als der bisherige Rekord für Gammastrahlenausbrüche. In den Worten der Astronomen handelt es sich dabei um eine Himmelsexplosion, die nur einmal in tausend Jahren vorkommt.

Schematische Darstellung des hellsten Gammastrahlenausbruchs, der bisher vom Satelliten Insight-HXMT und dem Weltraumteleskop Polaris beobachtet wurde

Gemeinsame Beobachtung von Insight und Jimu

Tatsächlich gibt es zwei Arten von Gammastrahlenausbrüchen: Die eine Art wird durch die Kernkollapsexplosion sehr massereicher Sterne verursacht, die im Allgemeinen länger als zwei Sekunden dauert. Der diesmal entdeckte Gammastrahlenausbruch gehört in diese Kategorie; Die andere Art entsteht durch die Explosion der Verschmelzung zweier extrem dichter Himmelskörper (Neutronensterne, Schwarze Löcher usw.), die in der Regel weniger als 2 Sekunden dauert und gleichzeitig Gravitationswellen aussendet.

Die Explosion dieser beiden Arten von Himmelskörpern kann extrem dichte Himmelskörper wie Schwarze Löcher und Neutronensterne erzeugen. Die extrem starke Schwerkraft dichter Himmelskörper kann die umgebende Materie verschlucken und Materie mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit von den Polen nach außen schleudern, wodurch ein Paar Jets in entgegengesetzte Richtungen entsteht. Xiong Shaolin, ein Forscher am Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, stellte auf einer Pressekonferenz vor, dass die Gammastrahlung, die durch die Beschleunigung geladener Teilchen durch Prozesse wie Stoßwellen oder magnetische Rekonnexion innerhalb des Jets entsteht, als transiente Strahlung bezeichnet wird; Die durch die Wechselwirkung zwischen dem Jet und dem umgebenden interstellaren Medium erzeugte Strahlung wird Nachglühen genannt.

Seit der erste Gammastrahlenausbruch im Jahr 1967 entdeckt wurde, haben Astronomen fast 10.000 Gammastrahlenausbrüche registriert. Der 9. Oktober 2022 ist ein aufregender Tag. An diesem Tag erreichte der hellste Gammastrahlenausbruch aller Zeiten, GRB 221009A, die Erde und erregte die „Aufmerksamkeit“ vieler astronomischer Einrichtungen auf der ganzen Welt.

Gute Gelegenheiten sollte man sich nicht entgehen lassen. Der Satellit Insight-HXMT und das Weltraumteleskop Polaris, die gemeinsam vom Institut für Hochenergiephysik entwickelt wurden, haben außerdem gemeinsam kontinuierliche Beobachtungen durchgeführt.

„Glücklicherweise befand sich das Polaris-Weltraumteleskop zu diesem Zeitpunkt in einem speziellen Beobachtungsmodus, der extrem hohe Gammastrahlenflussintensitäten aufzeichnen konnte, und es gelang ihm, den extrem hellen Hauptausbruch des Gammastrahlenausbruchs vollständig und präzise zu erfassen.“ Xiong Shaolin sagte, dass das mit dem Satelliten Insight-HXMT ausgestattete Hochenergie-Röntgenteleskop den Gammastrahlenausbruch ebenfalls erfolgreich erfasst und hochwertige Daten zu seiner Vorläuferstrahlung und seinem frühen Nachglühen erhalten habe.

Künstlerische Darstellung des hellsten jemals entdeckten Gammastrahlenausbruchs (GRB 221009A).

Eine Himmelsexplosion, wie sie nur einmal im Jahrtausend vorkommt

Auf Grundlage der präzisen Beobachtungsdaten des Polaris-Weltraumteleskops stellte das Forschungsteam fest, dass dieser Gammastrahlenausbruch die höchste bisher registrierte Helligkeit aufweist, 50-mal heller als der bisherige Helligkeitsrekord für Gammastrahlenausbrüche, und dass er in den Tiefen des Universums in 2,4 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde erzeugt wurde, also nicht allzu weit von der Erde entfernt.

Xiong Shaolin glaubt, dass dieser Gammastrahlenausbruch aufgrund seiner extremen Helligkeit und der relativ geringen Entfernung zu einem wahren Himmelsexplosionsereignis wird, das nur einmal im Jahrtausend vorkommt.

Da Gammastrahlenausbrüche so weit von der Erde entfernt sind, erfassen wir nur einen winzigen Bruchteil der gesamten von ihnen ausgesandten Gammastrahlen.

„Normalerweise wissen wir nicht, wie viel Energie ein Gammastrahlenausbruch in Richtungen außerhalb unserer Sichtlinie abstrahlt. Angenommen, ein Gammastrahlenausbruch sendet in alle Richtungen nahezu die gleiche Menge an Gammastrahlen aus, dann können wir basierend auf den von uns erfassten Gammastrahlen und der Entfernung zwischen den Gammastrahlenausbrüchen die Gesamtenergie aller vom Gammastrahlenausbruch in alle Richtungen emittierten Gammastrahlen berechnen, die als isotrope Energie bezeichnet wird“, erklärte Xiong Shaolin.

Das Forschungsteam stellte fest, dass auch die isotrope Energie dieses Gammastrahlenausbruchs den Rekord brach und der Gesamtenergie entspricht, die 10.000 Sonnen in ihrem Leben freisetzen.

Noch wichtiger ist, dass die gemeinsamen Beobachtungsergebnisse von Insight-HXMT und Extreme Eyes zeigten, dass das Nachglühen des Gammastrahlenausbruchs schnell von langsamem Zerfall zu schnellem Zerfall wechselte. „Das bedeutet, dass der Jet, der die Gammastrahlen erzeugt, sehr schmal ist. Vielleicht ist dies einer der schmalsten Gammastrahlenausbrüche, die je von Menschen registriert wurden“, sagte Xiong Shaolin. Das Forschungsteam glaubt, dass der extrem schmale Jet einer der Gründe dafür sein könnte, warum der Gammastrahlenausbruch extrem hell erscheint.

Daher bietet diese Beobachtung und Forschung von Insight und Extreme Eyes eine neue Perspektive für ein tieferes Verständnis dieses extremen kosmischen Explosionsphänomens.

(Foto bereitgestellt vom Institut für Hochenergiephysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)