Gammastrahlenausbruch erhellt unsichtbare Galaxie aus dem Dunklen Zeitalter

Bevor das Licht des GRBs die Erde erreichte, passierte es interstellares Gas in seiner Heimatgalaxie (links) und intergalaktisches Gas zwischen der entfernten Galaxie und uns (rechts). Das Gas hinterlässt eine Signatur in dem Licht, die in seinem Spektrum erkennbar ist. Damit können der GRB, seine Umgebung und die Materie zwischen der entfernten Galaxie und uns charakterisiert werden. (Gemini Observatory / AURA, artwork by Lynette Cook)
Bevor das Licht des GRBs die Erde erreichte, passierte es interstellares Gas in seiner Heimatgalaxie (links) und intergalaktisches Gas zwischen der entfernten Galaxie und uns (rechts). Das Gas hinterlässt eine Signatur in dem Licht, die in seinem Spektrum erkennbar ist. Damit können der GRB, seine Umgebung und die Materie zwischen der entfernten Galaxie und uns charakterisiert werden. (Gemini Observatory / AURA, artwork by Lynette Cook)

Vor mehr als zwölf Milliarden Jahren explodierte ein Stern, der sich dabei selbst auseinanderriss und seine Überreste in Form von Zwillingsjets mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum schleuderte. Bei seinem Tod leuchtete er so hell, dass er seine komplette Galaxie um das Millionenfache übertraf. Dieser helle Blitz reiste 12,7 Milliarden Jahre durch den Weltraum zu einem Planeten, der zum Zeitpunkt der Explosion nicht einmal existierte – unserer Erde. Durch die Analyse dieses Lichts erfuhren Astronomen etwas über eine Galaxie, die ansonsten zu klein, schwach und weit entfernt gewesen wäre, um von dem Hubble Space Telescope beobachtet zu werden.

“Dieser Stern existierte zu einer sehr interessanten Zeit, dem sogenannten Dunklen Zeitalter nur eine Milliarde Jahre nach dem Urknall”, sagte der leitende Autor Ryan Chornock vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). “In gewisser Weise sind wir Forensiker, die den Tod eines Sterns und das Leben einer Galaxie in den frühesten Phasen der kosmischen Zeit untersuchen”, ergänzte er.

Der Stern kündigte seinen Tod durch einen Blitz aus Gammastrahlen an – ein Ereignis, das als Gammastrahlenausbruch (Gammablitz, GRB) bezeichnet wird. GRB 130606A wurde als langer Gammastrahlenausbruch klassifiziert, weil er länger als vier Minuten andauerte. Er wurde am 6. Juni 2013 von dem NASA-Satelliten Swift entdeckt. Chornock und sein Team organisierten schnell Nachfolgebeobachtungen mit dem MMT Telescope in Arizona und dem Gemini North Telescope auf Hawaii. “Wir waren in der Lage, innerhalb von Stunden das Ziel anzuvisieren”, sagte Chornock. “Die Geschwindigkeit war entscheidend, um das Nachglühen zu registrieren und zu untersuchen.

Das Nachglühen eines Gammastrahlenausbruchs tritt auf, wenn Jets des Ausbruchs auf umgebendes Gas prallen und das Material wegdrücken wie ein Schneepflug, es aufheizen und zum Leuchten anregen. Während das Licht des Nachglühens durch die Heimatgalaxie des toten Sterns reist, passiert es Wolken aus interstellarem Gas. Chemische Elemente innerhalb dieser Wolken absorbieren Licht bei bestimmten Wellenlängen und hinterlassen “Fingerabdrücke”. Durch Aufspalten des Lichts in ein Regenbogenspektrum können Astronomen diese Fingerabdrücke untersuchen und herausfinden, welche Gase die entfernte Galaxie enthielt.

Alle chemischen Elemente schwerer als Wasserstoff, Helium und Lithium mussten von Sternen erzeugt werden. Infolgedessen brauchten diese schweren Elemente (die Astronomen alle als “Metalle” bezeichnen) Zeit, um sich anzusammeln. Leben konnte im frühen Universum nicht existieren, weil es die Elemente des Lebens – darunter Kohlenstoff und Sauerstoff – nicht gab.

Chornock und seine Kollegen stellten fest, dass die Heimatgalaxie des Gammastrahlenausbruchs nur etwa ein Zehntel der Metalle in unserem Sonnensystem enthielt. Die Theorie besagt, dass Leben wahrscheinlich nicht gedeihen konnte, obwohl sich möglicherweise Gesteinsplaneten hätten bilden können. “Zu dem Zeitpunkt, als der Stern starb, machte sich das Universum noch bereit für Leben. Es besaß noch kein Leben, aber es erschuf die erforderlichen Elemente”, sagte Chornock.

Mit einer Rotverschiebung von 5,9 (oder einer Distanz von 12,7 Milliarden Lichtjahren) ist GRB 130606A einer der entferntesten Gammastrahlenausbrüche, die jemals entdeckt wurden. “In Zukunft werden wir imstande sein, mit dem geplanten Giant Magellan Telescope noch weiter entfernte Gammastrahlenausbrüche zu finden”, sagte Edo Berger vom CfA, ein Co-Autor der Veröffentlichung. Die Ergebnisse des Teams werden in der Astrophysical Journal-Ausgabe vom 1. September 2013 veröffentlicht.

Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit seinem Hauptquartier in Cambridge (Massachusetts) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Smithsonian Astrophysical Observatory und des Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen studieren hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.

Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/2013/pr201322.html

(THK)

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