Gammastrahlenexplosion in der Nähe einer Gravitationswellenquelle festgestellt

Gammastrahlenexplosion in der Nähe einer Gravitationswellenquelle festgestellt

Am 14. September 2015 erlebte unser Planet eine sehr kleine Raum-Zeit-Welligkeit, die mit einem laserinterferometrischen Gravitationswellenobservatorium (LIGO) nachgewiesen wurde. Bei der Analyse des Signals stellten die Physiker fest, dass diese Gravitationswellen durch die Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern in einer Entfernung von etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren von der Erde verursacht wurden. Dieses erste Ereignis zur Erkennung von Gravitationswellen wurde "GW150914" genannt.

Die Beobachtung, die am 11. Februar mit einem globalen Pomp angekündigt wurde, bestätigte nicht nur eine der letzten Vorhersagen von Einstein über die 100-jährige allgemeine Relativitätstheorie, sondern zeigte auch, dass Schwarze Löcher mit einer Masse von etwa 30 Sonnen existieren und sich als häufiger herausstellen könnten als moderne Theorien sagen voraus. Diese Entdeckung ist auch die erste verlockende Art der Astronomie, die in Zukunft die Art und Weise verändern wird, wie wir das Universum sehen. Die Gravitationswellenastronomie ist ein Paradigmenwechsel vom elektromagnetischen Spektrum. Jetzt können wir unsichtbare Energieereignisse sehen, die Gravitationswellen erzeugen, aber keine elektromagnetischen Manifestationen erzeugen können.

Die NASA gab heute jedoch bekannt, dass ihr kosmisches Observatorium für Gravitationswellen ein schwaches Signal in der Nähe der vorhergesagten Quelle von Gravitationswellen detektiert hat, was aufregende Aussichten für das Eindringen in die Essenz dieser speziellen Fusion von Schwarzen Löchern eröffnet.

Das Fermi-Gammastrahlenteleskop der NASA hat einen sehr schwachen und kurzen Ausbruch energiereicher Röntgenstrahlen festgestellt, der einem kurzen Gammastrahlensprung (oder GRB) weniger als eine halbe Sekunde nach der Registrierung von GW150914 durch LIGO entspricht. Dies ist überraschend - laut einer Pressemitteilung der NASA wurde angenommen, dass Schwarze Löcher beim Zusammenprall „sauber“ ablaufen, ohne elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Gibt es also zwei Signale für ein Ereignis? Die Zeit macht es sehr wahrscheinlich; Es besteht nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,2 Prozent, dass sie zur selben Zeit am selben Himmel auftreten, aber zu zwei verschiedenen Hochenergiephänomenen gehören. "Diese Entdeckung mit geringer Wahrscheinlichkeit ist zwar ein Fehlalarm, aber bevor wir mit dem Umschreiben der Lehrbücher beginnen können, müssen wir mehr Ereignisse im Zusammenhang mit Gravitationswellen durch die Verschmelzung von Schwarzen Löchern sehen", sagte Valery Connoton, Mitglied des Gammastrahlen-Burst-Monitor-Teams ( GBM) im Nationalen Raumfahrt-, Wissenschafts- und Technologiezentrum in Huntsville, Alabama.

Es wird angenommen, dass die meisten HVs entstehen, wenn massive Sterne nach dem Verbrennen von Kraftstoff anschwellen und dann explodieren und schwarze Löcher bilden. Sie sind als Quellen intensiver Strahlung von "langen Gammastrahlenausbrüchen" bekannt, die als ein Blitz aus Gammastrahlen und energiereichen Röntgenstrahlen erkannt werden, die im Moment der Explosion vom Pol eines Sterns ausgehen. Es gibt jedoch einen mysteriöseren Typ von GRB mit einer kurzen Periode (weniger als 2 Sekunden) und möglicherweise ist dies mit dem Zusammenfluss eines Schwarzen Lochs und eines Neutronensterns verbunden.

Nachdem die Astronomen nun Zugang zum Spektrum der Gravitationswellen haben, wurde wahrscheinlich die wahre Natur der "kurzen Gammastrahlenausbrüche" gefunden.

"Mit nur einem gemeinsamen Ereignis - der gemeinsamen Detektion von Gammastrahlen und Gravitationsstrahlen - stellt sich heraus, was genau den kurzen GRB verursacht", sagte Lindy Blackburn, Postdoktorand am Harvard-Smithsonian Center für Astrophysik in Cambridge, Massachusetts, und Mitglied der wissenschaftlichen Zusammenarbeit des LIGO. "Es gibt eine unglaubliche Wechselwirkung zwischen zwei Beobachtungen, Gammastrahlen, die die Details der Energie und der lokalen Umgebung der Quelle und der Gravitationswellen enthüllen und einen einzigartigen Test der Dynamik liefern, die zu dem Ereignis führt."

Das Gravitationswellensignal wurde durch das schnelle Abwickeln einer Helix und die Kollision von zwei Schwarzen Löchern erzeugt, ein Ereignis, das das mittlerweile berühmte „Twittern von Schwarzen Löchern“ hervorrief. Aber wenn die Beobachtung des Fermi-Teleskops tatsächlich dasselbe Ereignis ist, müssen Astrophysiker herausfinden, wie dies geschieht. Die Verschmelzung von Schwarzen Löchern sollte in Abwesenheit einer bestimmten Gasmenge in der Nähe der Konfluenzregion keine signifikante Energiemenge im elektromagnetischen Spektrum erzeugen. Aber es scheint, dass die überwiegende Mehrheit der Gase, die die binären Schwarzen Löcher umgeben, längst verschwunden wären. Kurz gesagt, dieses schwache GRB-Signal war eine Überraschung und die Physiker müssen sich entscheiden, ob wir die Dynamik von Schwarzloch-Fusionen vollständig verstehen oder ob wir eine neue Physik sehen, die bis jetzt verborgen geblieben ist.

Was auch immer der Grund sein mag, dies ist nur der Beginn einer aufregenden astronomischen Ära der Gravitationswellen, die es uns nicht nur ermöglicht, einige der extremsten Phänomene im Universum zu erforschen, ohne Zweifel viele Fragen zu beantworten, sondern auch viele neue kosmische Geheimnisse preiszugeben.

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