Zeitraffer des von ALMA aufgezeichneten Ereignisses. (ALMA [ESO/NAOJ/NRAO], T. Laskar, S. Dagnello) Die Nachwirkungen einer epischen Kollision, an der mindestens einer beteiligt war Neutronenstern wurde zum ersten Mal im Millimeterbereich von Radiofrequenzwellenlängen erfasst.
Das Ergebnis ist eine Aufzeichnung eines kurzzeitigen Gammastrahlenausbruchs – einer der energiereichsten, die jemals beobachtet wurden, und eines der hellsten anhaltenden Nachglühen, die wir je gesehen haben. Die Daten können Wissenschaftlern helfen, mehr über diese Extremereignisse und ihre Auswirkungen auf den sie umgebenden Raum zu erfahren.
Und es gibt einen unglaublichen Zeitraffer des Ereignisses, dessen Licht offenbar etwa 6 bis 9 Milliarden Lichtjahre durch das Universum gereist ist und im November 2021 vom Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) aufgenommen wurde.
„Dieser kurze Gammastrahlenausbruch war der erste Versuch, ein solches Ereignis mit ALMA zu beobachten“, sagte der Physiker Wen-fai Fong der Northwestern University.
„Nachleuchten für kurze Ausbrüche sind sehr schwer zu bekommen, deshalb war es spektakulär, dieses Ereignis so hell erstrahlen zu sehen.“ „Nach vielen Jahren der Beobachtung dieser Ausbrüche eröffnet diese überraschende Entdeckung ein neues Forschungsgebiet, da sie uns dazu motiviert, in Zukunft noch viele weitere dieser Ausbrüche mit ALMA und anderen Teleskopanordnungen zu beobachten.“
Gammastrahlungsausbrüche sind die stärksten bekannten Explosionen im Universum. In nur 10 Sekunden kann ein Gammastrahlenausbruch mehr Energie abgeben, als ein Stern wie die Sonne in 10 Milliarden Jahren abgibt.
Und sie sind wichtig; wie wir in der gesehen haben erste jemals beobachtete Neutronensternkollision , das ist bei Explosionen wie diesen der Fall Elemente, die schwerer als Eisen sind, werden geschmiedet und ins Universum geschleudert. Der Goldring, den Sie an Ihrem Finger tragen, ist das Produkt extremer Sternkatastrophe.
Wir wissen, dass Kollisionen von Neutronensternen eine Art Gammastrahlenausbruch erzeugen, der als kurzzeitiger Gammastrahlenausbruch oder kurz SGRB bekannt ist. Diese dauern nur Millisekunden und hinterlassen ein helles Nachleuchten, wenn der Auswurf der Explosion auf das Gas des interstellaren Mediums prallt und mit ihm interagiert.
Typischerweise werden diese SGRBs nicht im Radiowellenlängenbereich beobachtet, was ihre Interpretation etwas erschweren kann.
„Diese Explosionen finden in entfernten Galaxien statt, was bedeutet, dass das Licht von ihnen für unsere Teleskope auf der Erde ziemlich schwach sein kann.“ erklärte der Astrophysiker Tanmoy Laskar der Radboud-Universität in den Niederlanden.
„Vor ALMA waren Millimeterteleskope nicht empfindlich genug, um dieses Nachleuchten zu erkennen.“
Zeitraffer des von ALMA aufgezeichneten Ereignisses. (T. Laskar, S. Dagnello, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO])
Da dieses besondere Ereignis mit dem Namen GRB 211106A so weit entfernt war, konnte es von unserer Strömung nicht erkannt werden Gravitationswelle Astronomie-Instrumente. Die energiereichen Röntgenstrahlen, die die kurze Explosion begleiteten, wurden vom Neil Gehrels Swift Observatory der NASA aufgenommen.
Allerdings sind so weit entfernte Galaxien wie die Heimat von GRB 211106A im Röntgenwellenlängenbereich nicht nachweisbar – und der Staub in der Region führte dazu, dass Hubbles optische Beobachtungen die Quelle nicht besser lokalisieren konnten.
Aus diesem Grund gingen Wissenschaftler, die nur mit dem Röntgenblitz arbeiteten, davon aus, dass der Ort der Explosion relativ nahe gelegen war. Also wandten sie sich an ALMA, das erste Mal, dass Millimeterwellenlängen verwendet wurden, um zu versuchen, ein Gammastrahlenausbruch-Ereignis zu beobachten und zu kontextualisieren.
„Die Hubble-Beobachtungen offenbarten ein unveränderliches Galaxienfeld“ Sagte Lascar .
„Die beispiellose Empfindlichkeit von ALMA ermöglichte es uns, die Position des GRB in diesem Feld präziser zu bestimmen, und es stellte sich heraus, dass er sich in einer anderen schwachen Galaxie befand, die weiter entfernt ist.“
„Das wiederum bedeutet, dass dieser kurzzeitige Gammastrahlenausbruch sogar noch stärker ist, als wir zunächst dachten, und ihn zu einem der leuchtendsten und energiereichsten aller Zeiten macht.“
Wenn Neutronensterne kollidieren, ist das Ergebnis spektakulär: eine Explosion, begleitet von Materialstrahlen, die mit einem erheblichen Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit nach außen ausbrechen. Wenn wir Glück haben, sind diese Jets so ausgerichtet, dass einer mehr oder weniger auf uns gerichtet ist, sodass wir den Ausbruch als Gammastrahlenausbruch sehen.
Die Beobachtungen im Millimeterwellenlängenbereich ermöglichten es den Forschern, einige Schlüsseleigenschaften von GRB 211106A zu messen; Nämlich der Öffnungswinkel des Jets, der verwendet werden kann, um die Raten von SGRBs im Universum abzuleiten, und eine genauere Messung der Energie des GRBs.
„Millimeterwellenlängen können uns Aufschluss über die Dichte der Umgebung um den GRB geben“, sagte die Astronomin Genevieve Schroeder der Northwestern University.
„Und wenn sie mit den Röntgenstrahlen kombiniert werden, können sie uns Aufschluss über die wahre Energie der Explosion geben.“ Da Emission bei Millimeterwellenlängen über einen längeren Zeitraum erfasst werden kann als bei Röntgenstrahlung, kann die Millimeteremission auch zur Bestimmung der Breite des GRB-Jets verwendet werden.“
Die Forscher fanden heraus, dass GRB 211106A einige ungewöhnliche Eigenschaften aufweist, sowohl in seiner Muttergalaxie als auch in seinem Energieprofil.
Dies deutet letztendlich darauf hin, dass die Eigenschaften von SGRBs eine größere Vielfalt aufweisen, als derzeit angenommen wird, was bedeutet, dass eine kontinuierliche Beobachtung und Klassifizierung dieser Ereignisse gerechtfertigt ist.
Auch wenn dies vielleicht der erste Millimeter-Vorstoß in diese unglaublichen Explosionen ist, ist es äußerst unwahrscheinlich, dass es der letzte sein wird.
„ALMA sprengt das Spielfeld hinsichtlich seiner Fähigkeiten bei Millimeterwellenlängen und hat es uns zum ersten Mal ermöglicht, das schwache, dynamische Universum in dieser Art von Licht zu sehen.“ sagte Fong .
„Nach einem Jahrzehnt der Beobachtung kurzer GRBs ist es wirklich erstaunlich, die Kraft zu erleben, die diese neuen Technologien nutzen können, um Überraschungsgeschenke aus dem Universum auszupacken.“
Die Forschung wurde angenommen Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe , und ist verfügbar unter arXiv .