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MPE Aktuelles vom 16. Dezember 2010
 
 

Neues Licht auf dunkle Gammastrahlenausbrüche

Gammastrahlenausbrüche gehören zu den energiereichsten Phänomenen im Universum. Doch im sichtbaren Licht betrachtet verursachen einige dieser gigantischen Explosionen nur ein erstaunlich schwaches Glimmen. Nun haben Astronomen vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und anderer Institute herausgefunden, dass für diese so genannten "dunklen" Gammastrahlenausbrüche keine exotischen Erklärungsansätze nötig sind: Im Rahmen der bisher umfangreichsten Studie solcher Ereignisse, durchgeführt mit dem GROND-Instrument am MPG/ESO 2,2 Meter-Teleskop auf La Silla in Chile, gelang es, die Lichtschwäche der dunklen Gammastrahlenausbrüche durch eine Kombination verschiedener Faktoren zu erklären. Den größten Einfluss übt dabei Staub zwischen der Erde und dem Explosionsort aus.

dunkler Gammastrahlenausbruch
Staub in der Umgebung eines Gammastrahlenausbruchs schwächt die Strahlung ab und verfärbt sie, bevor sie den Beobachter erreicht.
Bild: MPE / J. Greiner
Gammastrahlenausbrüche, auf Englisch Gamma-Ray Bursts (GRBs), erscheinen ohne Vorwarnung und dauern zwischen Bruchteilen einer Sekunde und mehreren Minuten. Um ihre hochenergetische Gammastrahlung zu beobachten, ist es nötig, Weltraumteleskope einzusetzen. Vor dreizehn Jahren entdeckten Astronomen allerdings, dass diese gewaltigen Explosionen auch weniger energiereiche Strahlung erzeugen, die dafür über viel längere Zeiträume beobachtbar ist: Dieses "Nachglühen" des Gammastrahlenausbruchs kann mehrere Wochen bis Jahre andauern. Während alle Gammastrahlenausbrüche ein Nachglühen im Röntgenbereich aufweisen, wird nur etwa bei der Hälfte von ihnen auch sichtbares Licht beobachtet. Die übrigen GRBs bleiben in diesem Spektralbereich seltsamerweise unsichtbar.

"Die Untersuchung des Nachglühens eines Gammastrahlenausbruchs liefert entscheidende Hinweise darauf, was für ein Objekt dort explodiert ist - zum Beispiel ein sehr massereicher Stern. Das ermöglicht es uns, Zusammenhänge zwischen den Ausbrüchen und der Sternentstehung im frühen Universum zu erforschen", erklärt Jochen Greiner vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, der Leiter der Studie.

Der Swift-Satellit der NASA-Satellit Swift kann von seiner Umlaufbahn oberhalb der Erdatmosphäre aus Gammastrahlenausbrüche direkt nachweisen. Ist ein Ausbruch festgestellt, übermittelt der Satellit dessen Position am Himmel sofort an andere Teleskope, die sofort Ausschau nach dem Nachglühen des GRBs halten. Für die jetzt veröffentlichte Studie haben Astronomen die Daten von Swift mit Beobachtungen mit dem GROND-Instrument verknüpft, dem "Gamma-Ray Optical and Near-infrared Detector" GROND, der am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching und unter Mitwirkung der Thüringer Landessternwarte Tautenburg entwickelt und gebaut wurde und seit August 2007 am MPG/ESO 2,2 Meter-Teleskop auf La Silla in Chile eingesetzt wird.

Entscheidend für die Untersuchung des Nachglühens ist die Fähigkeit von GROND, im so genannten "Rapid Response Mode" innerhalb von wenigen Minuten nach der Entdeckung eines Bursts durch Swift mit den Beobachtungen beginnen zu können. GROND beobachtet gleichzeitig in sieben Filterbändern, die sowohl sichtbares als auch nahinfrarotes Licht abdecken.

Mit vergleichbar umfangreichen Sätzen an Beobachtungsdaten - sowohl von GROND als auch von anderen Großteleskopen einschließlich des Very Large Telescope der ESO - machten sich die Forscher daran, die Entfernungen nahezu aller Bursts in ihrer Beobachtungskampagne abzuschätzen. Wie sich ergab, wird das Nachglühen bei einem nennenswerten Anteil davon durch Staub auf etwa 60-80% der ursprünglichen Helligkeit abgeschwächt. Die so genannte kosmologische Rotverschiebung sehr ferner Ausbrüche verstärkt diesen Effekt, so dass einen Beobachter auf der Erde lediglich noch 30-50% des Lichtes erreicht. Die Schlussfolgerung der Astronomen: Die meisten der optisch dunklen Gammastrahlenausbrüche sind gerade diejenigen Ereignisse, bei denen das Nachglühen im sichtbaren Licht komplett vom Staub verschluckt wurde, bevor es uns erreichen konnte.

"Verglichen mit vielen anderen Instrumenten an Großteleskopen ist GROND ein preiswertes und relativ einfaches Gerät. Dennoch war es in der Lage, das Rätsel der optisch dunklen Gamma-Ray Bursts endgültig aufzuklären", schließt Greiner.


Originalveröffentlichung :
  The nature of “dark” gamma-ray bursts
J. Greiner, T. Krühler, S. Klose, P. Afonso, C. Clemens, R. Filgas, D. H. Hartmann, A. Küpcü Yoldas, M. Nardini, F. Olivares E., A. Rau, A. Rossi, P. Schady and A. Updike
external link A&A 526, A30 (2011) (in englischer Sprache)

Pressemitteilung :
  externer Verweis ESO Pressemitteilung (in englischer Sprache)

Weiterführende Verweise :
  interner Verweis GROND Webseiten am MPE (in englischer Sprache)
interner Verweis GROND Bilder am MPE

Kontakt :
  interner Verweis Dr. Jochen Greiner
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching
Tel.: +49 89 30000-3847
E-Mail: jcg@mpe.mpg.de
  interner Verweis Dr. Hannelore Hämmerle
Pressesprecherin
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching
Tel.: +49 89 30000-3980
E-Mail: hanneh@mpe.mpg.de
 
 
 
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