Im Rahmen einer enormen weltweiten Anstrengung wurden Hunderte von Gammastrahlenausbrüchen (GRBs) aufgezeichnet, die so umfangreich sind, dass sie „dem Katalog von Deep-Sky-Objekten Konkurrenz machen, den Messier vor 250 Jahren erstellt hat“, sagen Astronomen.
GRBs sind die gewaltigsten Explosionen im Universum. Sie setzen mehr Energie frei, als die Sonne in 10 Milliarden Jahren freisetzen würde. Sie treten auf, wenn entweder ein massereicher Stern stirbt oder zwei Neutronensterne verschmelzen.
Die Explosionen sind so gewaltig, dass, wenn eine davon in einer Entfernung von 1.000 Lichtjahren von der Erde ausbrechen würde – was laut Vorhersagen alle 500 Millionen Jahre passieren soll – die Strahlungswelle unsere Ozonschicht schädigen und verheerende Folgen für das Leben haben könnte. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Ereignis in naher Zukunft eintritt, ist jedoch äußerst gering.
GRBs wurden erstmals vor fast sechzig Jahren beobachtet und haben auch das Potenzial, uns dabei zu helfen, die Geschichte unseres Universums besser zu verstehen, von seinen frühesten Sternen bis zu seinem heutigen Aussehen.
Bei der jüngsten Forschung wurden 535 GRBs von 455 Teleskopen und Instrumenten auf der ganzen Welt erfasst – der nächstgelegene davon befand sich 77 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.
Die Leitung übernahm Professorin Maria Giovanna Dainotti vom National Astronomical Observatory of Japan. veröffentlicht im Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Die Forscher verglichen ihre Sammlung mit den 110 Deep-Sky-Objekten, die der französische Astronom Charles Messier im 18. Jahrhundert katalogisierte. Bis heute bietet der Katalog Astronomen – sowohl professionellen als auch Amateuren – eine Reihe leicht zu findender Objekte am Nachthimmel.
„Unsere Forschung erweitert unser Verständnis dieser rätselhaften kosmischen Explosionen und ist ein Beispiel für die länderübergreifende Zusammenarbeit“, sagte Professor Dainotti.
„Das Ergebnis ist ein Katalog, der dem von Messier vor 250 Jahren erstellten ähnelt, der die damals beobachtbaren Deep-Sky-Objekte klassifizierte.“
Co-Autor Professor Alan Watson von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko lobte es als „großartige Ressource“, die dazu beitragen könne, „die Grenzen unseres Wissens zu erweitern“.
Die Professoren Watson und Dainotti gehörten zu einem Team von über 50 Wissenschaftlern, die mehrere Wochen und in manchen Fällen sogar Monate nach der Explosion genau untersuchten, wie das GRB-Licht die Erde erreicht. Das Ergebnis sei der größte jemals zusammengestellte Katalog von GRBs, die bei optischen Wellenlängen mit gemessenen Entfernungen beobachtet wurden, sagen sie.
Es umfasst 64.813 photometrische Beobachtungen, die über 26 Jahre gesammelt wurden, mit bemerkenswerten Beiträgen der Swift-Satelliten, der RATIR-Kamera und des Subaru-Teleskops.
Was das Team an seinen Ergebnissen besonders interessant fand, war die Tatsache, dass sich fast ein Drittel der aufgezeichneten GRBs (28 %) nicht veränderte oder weiterentwickelte, während das Licht der Explosionen durch den Kosmos reiste.
Co-Autorin Dr. Rosa Becerra von der Universität Tor Vergata in Rom sagte, dies deute darauf hin, dass sich einige der jüngsten GRBs genauso verhalten wie jene, die vor Milliarden von Jahren auftraten.
Ein solcher Befund steht im Widerspruch zu der allgemeinen Vorstellung vom Universum, in dem sich seit dem Urknall kontinuierlich Objekte entwickelt haben.
Professor Dainotti fügte hinzu: „Dieses Phänomen könnte auf einen sehr eigenartigen Mechanismus hinweisen, der diese Explosionen verursacht. Es legt die Vermutung nahe, dass die mit den GRBs in Zusammenhang stehenden Sterne primitiver sind als jene, die erst vor kurzem entstanden sind.“
„Diese Hypothese bedarf jedoch noch weiterer Untersuchung.“
Andererseits ist für die wenigen GRBs, bei denen diese optische Entwicklung mit der Entwicklung im Röntgenbereich übereinstimmt, eine einfachere Erklärung möglich.
„Genauer gesagt beobachten wir ein expandierendes Plasma aus Elektronen und Positronen, das mit der Zeit abkühlt. Und wie bei einem heißen Eisenstab, der beim Abkühlen immer rötlicheres Licht ausstrahlt, können wir tatsächlich eine Veränderung des Emissionsmechanismus beobachten“, sagte sein Kollege Professor Bruce Gendre von der University of the Virgin Islands.
„In diesem Fall könnte dieser Mechanismus mit der magnetischen Energie zusammenhängen, die diese Phänomene antreibt.“
Die Forscher möchten nun, dass die astronomische Gemeinschaft dabei hilft, ihre GRB-Sammlung weiter auszubauen. Sie haben die Daten über eine benutzerfreundliche Web-App und haben ihre Kollegen aufgefordert, etwas dazu beizutragen, idealerweise durch die Weitergabe von Erkenntnissen im gleichen Format.
„Die Einführung eines standardisierten Formats und standardisierter Einheiten, möglicherweise verknüpft mit den Protokollen der International Virtual Observatory Alliance, wird die Konsistenz und Zugänglichkeit der Daten in diesem Bereich verbessern“, sagte Professor Gendre.
„Sobald die Daten gesichert sind, werden zusätzliche Bevölkerungsstudien durchgeführt, die auf der statistischen Analyse der aktuellen Arbeit zu neuen Entdeckungen führen.“
Weitere Informationen:
MG Dainotti et al, Ein optischer Gammastrahlenausbruchskatalog mit gemessener Rotverschiebung TEIL I: Datenveröffentlichung von 535 Gammastrahlenausbrüchen und Farbentwicklung, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1484