NASA-Missionen untersuchen einen Gammastrahlenausbruch, der nur alle 10.000 Jahre vorkommen kann.Am Sonntag, dem 9. Oktober 2022, fegte ein Puls intensiver Strahlung durch das Sonnensystem, der so außergewöhnlich war, dass Astronomen ihn schnell als BOAT bezeichneten, als den
Brightest Of All tTime.Der Ausbruch war so hell, dass er die meisten Gammastrahlen-Instrumente im Weltraum geblendet hat, was bedeutet, dass sie die tatsächliche Intensität der Emission nicht direkt aufzeichnen konnten. Die US-Wissenschaftler konnten diese Informationen aus den
Fermi-Daten rekonstruieren. Anschließend verglichen sie die Ergebnisse mit denen des russischen Teams, das mit den
Konus-Daten arbeitete, und mit denen chinesischer Teams, die Beobachtungen des
GECAM-C-Detektors auf dem Satelliten
SATech-01 und der Instrumente des
Insight-HXMT-Observatoriums analysierten. Zusammen beweisen sie, dass der Ausbruch von
GRB 221009A 70-mal heller war als alle anderen bisher beobachteten.
Die Beobachtungen des Ausbruchs umfassen das gesamte Spektrum von Radiowellen bis zu Gammastrahlen und beinhalten Daten von vielen NASA- und Partner-Missionen, darunter das
NICER-Röntgenteleskop auf der ISS, das
NuSTAR-Observatorium der NASA und sogar
Voyager 1 im interstellaren Raum.
Während es die umgebende Materie verschlingt, stößt das Schwarze Loch Strahlen in entgegengesetzte Richtungen aus, die Teilchen enthalten, die auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden. Diese Strahlen durchdringen den Stern und emittieren Röntgen- und Gammastrahlung, während sie ins All strömen.
Bei dieser Art von GRB erwarten die Astronomen, einige Wochen später eine heller werdende Supernova zu finden, aber bisher hat sich diese als schwer fassbar erwiesen. Ein Grund dafür ist, dass der GRB in einem Teil des Himmels auftrat, der nur wenige Grad über der Ebene unserer eigenen Galaxie liegt, wo dicke Staubwolken das einfallende Licht stark abschwächen können.
Da Staubwolken bei infraroten Wellenlängen transparenter werden, leitete
Andrew Levan, Professor für Astrophysik an der Radboud Universität in Nijmegen, Niederlande, Beobachtungen im nahen und mittleren Infrarotbereich mit dem
James-Webb-Weltraumteleskop der NASA , das zum ersten Mal für diese Art von Studie eingesetzt wurde, sowie mit dem
Hubble-Weltraumteleskop, um die Supernova zu entdecken. Aber es ist möglich, dass der gesamte Stern direkt in das Schwarze Loch kollabiert ist, anstatt zu explodieren. Weitere Beobachtungen mit JWST und Hubble sind für die nächsten Monate geplant.
Während sich die Jets weiter in das Material ausdehnen, das den untergegangenen Stern umgibt, erzeugen sie ein Nachleuchten in mehreren Wellenlängen, das allmählich abklingt. Die Jets selbst waren nicht ungewöhnlich stark, aber sie waren außergewöhnlich schmal, ähnlich wie die Düse eines Gartenschlauchs, und einer war direkt auf uns gerichtet, erklärte die
Assistenzprofessorin Kate Alexander. Je näher die Forscher einen Jet frontal betrachten, desto heller erscheint er.
Obwohl das Nachleuchten bei Radioenergien unerwartet schwach war, ist es wahrscheinlich, dass
GRB 221009A noch jahrelang nachweisbar sein wird, was eine neue Möglichkeit bietet, den gesamten Lebenszyklus eines starken Jets zu verfolgen.
In diesem Jet haben die Wissenschaftler vor allem eine neue Radiokomponente gefunden, die sie noch nicht ganz verstehen. Dies könnte auf eine zusätzliche Struktur innerhalb des Jets hinweisen oder darauf, dass sie die Modelle zur Wechselwirkung von GRB-Jets mit ihrer Umgebung überarbeiten müssen.
Der Ausbruch ermöglichte es den Astronomen auch, entfernte Staubwolken in unserer eigenen Galaxie zu untersuchen. Auf dem Weg zu uns wurden einige der Röntgenstrahlen von Staubschichten reflektiert, wodurch ausgedehnte
"Lichtechos" der ursprünglichen Explosion in Form von Röntgenringen entstanden, die sich vom Ort des Ausbruchs ausbreiteten. Das Röntgenteleskop auf dem
Neil Gehrels Swift-Observatorium der NASA entdeckte eine Reihe von Echos. Detaillierte Nachuntersuchungen mit dem
XMM-Newton-Teleskop der ESA ergaben zusammen mit den
Swift-Daten, dass diese außergewöhnlichen Ringe von 21 verschiedenen Staubwolken erzeugt wurden.
Wie Staubwolken Röntgenstrahlen streuen, hängt von ihren Entfernungen, der Größe der Staubkörner und den Röntgenenergien ab
GRB 221009A ist erst der siebte
Gammastrahlenausbruch, der Röntgenringe aufweist, und er verdreifacht die Zahl der bisher gesehenen Ringe. Die Echos stammen von Staub, der zwischen 700 und 61.000 Lichtjahren entfernt ist. Die am weitesten entfernten Echos, deutlich auf der anderen Seite unserer Milchstraße, befanden sich auch 4.600 Lichtjahre über der zentralen Ebene der Galaxie, in der sich unser Sonnensystem befindet.
Das Team war in der Lage, die Staubringe mit dem
Imaging X-ray Polarimetry Explorer der NASA zu untersuchen, um zu sehen, wie die prompte Emission organisiert war, was Aufschluss darüber geben kann, wie die Jets entstehen. Darüber hinaus bestätigt ein geringer Grad an Polarisation, der in der Nachleuchtphase beobachtet wurde, dass die Wissenschaftler den Jet fast direkt frontal gesehen haben.
Zusammen mit ähnlichen Messungen, die derzeit von einem Team unter Verwendung von Daten des
INTEGRAL-Observatoriums der ESA untersucht werden, konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass die Jets von BOAT durch die Anzapfung der Energie eines Magnetfeldes angetrieben wurden, das durch den Spin des Schwarzen Lochs verstärkt wird. Vorhersagen, die auf solchen Modellen beruhen, haben bereits erfolgreich andere Aspekte dieses Ausbruchs erklärt.
Diese Grafik vergleicht die Emission von
BOAT(Brightest Of All Time) mit der von fünf früheren rekordverdächtigen langen Gammastrahlenausbrüchen. BOAT war so hell, dass die meisten Gammastrahlen-Instrumente im Weltraum geblendet waren, aber US-Wissenschaftler konnten seine wahre Helligkeit aus Fermi-Daten rekonstruieren.
Kredit: Goddard Space Flight Center der NASA und Adam Goldstein (USRA)Auf XMM-Newton-Bildern wurden 20 Staubringe aufgezeichnet, von denen 19 hier in beliebigen Farben dargestellt sind. Diese Zusammenstellung fasst Beobachtungen zusammen, die zwei und fünf Tage nach dem Ausbruch von GRB 221009A gemacht wurden. Die dunklen Streifen zeigen Lücken zwischen den Detektoren an. Eine detaillierte Analyse zeigt, dass der breiteste hier sichtbare Ring, vergleichbar mit der scheinbaren Größe eines Vollmonds, aus Staubwolken stammt, die etwa 1.300 Lichtjahre entfernt sind. Der innerste Ring entstand aus Staub in einer Entfernung von 61.000 Lichtjahren auf der anderen Seite unserer Galaxie. GRB221009A ist erst der siebte Gammastrahlenausbruch, der Röntgenringe aufweist, und er verdreifacht die Zahl der bisher gesehenen Ringe.
Kredit: ESA/XMM-Newton/M. Rigoselli (INAF)https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-missions-study-what-may-be-a-1-in-10000-year-gamma-ray-bursthttps://iopscience.iop.org/collections/apjl-230323-172_Focus-on-the-Ultra-luminous-GRB-221009ABeste Grüße Gertrud
