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Aug 06, 2023

Was machte die hellste kosmische Explosion aller Zeiten so außergewöhnlich?

Nur wenige kosmische Explosionen haben bei Weltraumwissenschaftlern so viel Aufmerksamkeit erregt wie

Nur wenige kosmische Explosionen haben bei Weltraumwissenschaftlern so viel Aufmerksamkeit erregt wie die am 22. Oktober letzten Jahres aufgezeichnete Explosion, die treffend als „Hellste aller Zeiten“ (BOAT) bezeichnet wurde. Das Ereignis, das durch den Kollaps eines sehr massereichen Sterns und die anschließende Geburt eines Schwarzen Lochs hervorgerufen wurde, wurde als ein immens heller Blitz aus Gammastrahlen beobachtet, dem ein langsam verblassendes Nachleuchten von Licht über alle Frequenzen folgte.

Seit sie das BOAT-Signal gleichzeitig mit ihren riesigen Teleskopen empfangen, haben Astrophysiker auf der ganzen Welt versucht, die Helligkeit des Gammastrahlenausbruchs (GRB) und das seltsam langsame Abklingen seines Nachleuchtens zu erklären.

Mittlerweile ein internationales Team, zu dem auch Dr. Hendrik Van Eerten vom Fachbereich Physik der Universität Bath im Vereinigten Königreich gehörthat eine Erklärung formuliert: Der erste Ausbruch (bekannt als GRB 221009A) war direkt auf die Erde ausgerichtet und zog auch ungewöhnlich viel Sternmaterial mit sich.

Die Ergebnisse des Teams werden heute in der renommierten Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Dr. Brendan O'Connor, ein frischgebackener Doktorand an der University of Maryland und der George Washington University in Washington, D.C., ist der Hauptautor der Studie.

Van Eerten, der die theoretische Analyse des Nachleuchtens mitleitete, sagte: „Andere Forscher, die an diesem Rätsel arbeiten, sind ebenfalls zu dem Schluss gekommen, dass der Strahl direkt auf uns gerichtet war – ähnlich wie ein Gartenschlauch, der so ausgerichtet ist, dass er direkt auf uns sprüht.“ und das erklärt definitiv, warum es so hell gesehen wurde.

Ein Rätsel blieb jedoch, dass die Ränder des Jets überhaupt nicht zu sehen waren.

„Das langsame Abklingen des Nachglühens ist nicht charakteristisch für einen schmalen Gasstrahl, und als wir das wussten, vermuteten wir, dass es einen weiteren Grund für die Intensität der Explosion gab, und unsere mathematischen Modelle haben dies bestätigt. Unsere Arbeit zeigt deutlich, dass dies der Fall ist.“ GRB hatte eine einzigartige Struktur, wobei Beobachtungen nach und nach einen schmalen Strahl enthüllten, der in einen breiteren Gasausfluss eingebettet war, wo man normalerweise einen isolierten Strahl erwarten würde.“

Was hat diesen GRB also breiter als normal gemacht? Die Forscher haben eine Theorie. Van Eerten erklärte: „GRB-Jets müssen durch den kollabierenden Stern gehen, in dem sie entstehen, und was unserer Meinung nach in diesem Fall den Unterschied ausmachte, war das Ausmaß der Vermischung, die zwischen dem Sternmaterial und dem Jet stattfand, so dass Schock- In unserem Sichtfeld tauchte immer wieder erhitztes Gas auf, bis zu dem Punkt, an dem jede charakteristische Strahlsignatur in der Gesamtemission des Nachglühens verloren gegangen wäre.

Er fügte hinzu: „Unser Modell hilft nicht nur, das BOAT zu verstehen, sondern auch frühere Helligkeitsrekordhalter, deren fehlende Jet-Signatur den Astronomen Rätsel aufgab. Diese GRBs müssen wie andere GRBs direkt auf uns gerichtet sein, wenn sie auftreten, wie es der Fall ist.“ Es wäre unphysikalisch, wenn so viel Energie gleichzeitig in alle Richtungen ausgestoßen würde. Es scheint eine außergewöhnliche Klasse von Ereignissen zu geben, die sowohl extrem sind als auch die gerichtete Natur ihres Gasstroms verbergen. Zukünftige Untersuchung der Magnetfelder, die den Jet starten und in die massereichen Sterne, die sie beherbergen, sollte helfen, herauszufinden, warum diese GRBs so selten sind.“

O'Connor sagte: „Der außergewöhnlich lange GRB 221009A ist der hellste GRB, der jemals aufgezeichnet wurde, und sein Nachleuchten bricht alle Rekorde bei allen Wellenlängen. Weil dieser Ausbruch so hell und auch in der Nähe ist (kosmisch gesehen: er ereignete sich in der geringen Entfernung von 2,4 Milliarden). Lichtjahre von der Erde entfernt) glauben wir, dass dies eine einmalige Gelegenheit ist, einige der grundlegendsten Fragen im Zusammenhang mit diesen Explosionen zu beantworten, von der Entstehung von Schwarzen Löchern bis hin zu Tests von Modellen für dunkle Materie.“

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website der University of Bath veröffentlicht