Astronomie II (online-kurs)

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KAPITEL 4. STERNSYSTEME 42 • Seyfert = wenn man auf die Scheibe schaut All diese Erscheinungen kommen in jungen Galaxien vor. Offene Fragen • Waren alle Galaxien einmal Quasare? • Existierten schwarze Löcher vor der Galaxien oder sind sie mit ihnen entstanden? • Haben sich schwarze Löcher erst geformt, nachdem zwei kleinere Galaxien kollidiert sind? • Haben schwarze Löcher die Galaxien erzeugt? • Warum wurden Galaxien/Quasare so schnell nach dem Urknall gebildet? • Oder beziehen sich die sehr hohen Rotverschiebungswerte von jungen Galaxien auf etwas anderes als Alter und Entfernung? 4.2.2.1 Gamma Ray Bursts Ein Gamma-Ray-Burst (im folgenden GRB) ist ein plötzlicher Ausbruch von Gammastrahlen von einem Punkt des Universums. Sie wurden durch US-Satelliten entdeckt, die eigentlich zur Erkennung von versteckten russischen Atombombentest entwickelt worden waren. Man beobachtete seinerzeit starke Gammastrahlenkonzentrationen, jedoch nicht von der Erde kommend, sondern aus dem All! Heute werden sie bewuß mit eigens dafür konstruierten Gamma- und Röntgensatelliten (HETE, Swift, BeppoSAX u.a.) beobachtet, sowie im optischen Bereich mit erdgestützten Teleskopen sowie dem Hubble-Teleskop (HST). Mittlerweile arbeiten die Beobachtungsinstrumente sehr koordiniert und es wurden bisher über 4000 solcher Ereignisse verzeichnet (≈ 1 pro Tag). Typisch für GRBs sind: • ein intensiver Ausbruch von Gammastrahlung, der sogar für kurze Zeit den Rest des Universums überstrahlen kann, • die Lebenszeit von etwa 60 ms - 1000 s, • ihre irreguläre Zeitentwicklung, die sowohl zu ” spitzen“ als auch zu ” weichen“ Spektralverläufen führen kann, • dass alle bisher beobachteten GRB-Spektren sich voneinander unterscheiden, • dass die Energien der Gammastrahlung typisch für kernphysikalische Prozesse sind und bis in den MeV-Bereich reichen, • dass sie verschiedene Energiespektren besitzen, die keinen Planckschen Kurvenverlauf zeigen, aber unter Umständen, dem der Synchrotronstrahlung entsprechen, • dass sie kein Standardaussehen besitzen, da manche Eigenschaften von der Ausbruchsquelle und andere von der sie umgebenden Materie verursacht werden, • dass der Antrieb und damit die Ausbruchsursache möglicherweise bei allen identisch ist,
KAPITEL 4. STERNSYSTEME 43 • dass sie statistisch absolut gleichmäßig über dem gesamten Universum verteilt sind, • dass innerhalb unserer Milchstraße oder aus dem Andromedanebel es, trotz geringerer Entfernung, keine erhöhtes Auftreten von GRB’s gibt, • dass etwa ein GRB pro Tag beobachtet wird, dies aber rein statistisch nur ein Ereignis pro Galaxie alle 10 6 Jahre bedeutet, • dass es keine Wiederholungen von dem selben Punkt in den Galaxien gibt, daher handelt es sich bei der Ursache für GRB’s um ” katastrophale“ Ereignisse, • dass bisher keine GRBs aus bereits bekannten Galaxien entdeckt wurden, • dass einige Galaxien erst nach einem GRB verzeichnet wurden, • da es oftmals gar keinen sichtbaren Ursprung für einen GRB gibt, man davon ausgehen kann, dass sie von sehr weit entfernten Orten des Universums stammen, • dass es vergleichsweise zu wenige schwache GRBs gibt, • mögliche Gründe können neben den großen Entfernungen auch unzureichende Detektoren, die Raumkrümmung oder vielleicht ein generell geringeres Auftreten im noch jungen Universum sein. Nachglühen“ von GRBs ” • Durch Satelliten wurde im Röntgenbereich ein Nachglühen beobachtet, dessen Intensität mit t −α (α ∼ 1) über den Zeitraum von Wochen abnimmt. • Auch mit dem Teleskop ist es möglich, optisches “Nachglühen” zu beobachten. • Das Hubble-Teleskop hat einige Ursprungsgalaxien von GRBs beobachtet, die sich meistens in einer intensiven Periode der Sternbildung befanden. • Die Rotverschiebungen von GRB’s kann man entweder über die Absorptionslinien beim “Nachglühen” oder an den Emissionslinien von der Ursprungsgalaxie untersuchen. • Dabei werden sehr hohe Rotverschiebungswerte gemessen (z ≈ 1), die die Schlussfolgerung zulassen, dass die GRBs von Objekten in einer Entfernung von über 7 ·10 9 Lichtjahren kommen. • Der Energieausstoß ist mit ∼ 10 52 − 10 54 erg/s enorm hoch, (vorausgesetzt es handelt sich um isotropische Strahlung). • Der sogenannte “Beaming”-Effekt ist wahrscheinlich. • Beaming“ über nur 1/100 vom gesamten Raumwinkel bedeutet, dass die Gesamtenergien ” ” nur“ 1050 − 10 52 erg/s betragen. Aber dann müssten 100 mal soviele GRBs existieren, von denen wir aber nur 1% sehen. • Aus der schnellen Entwicklung der GRBs kann man schlussfolgern, dass sie in einem kleinen Volumen erzeugt werden. (Zum Beispiel muss ein Burst, der 10 Sekunden dauert, in einem Bereich entstanden sein, der kleiner als 10 Lichtsekunden 1 ist. 1 Das Licht legt in einer Sekunde ungefähr eine Distanz von 300 000 km zurück, was in etwa der Entfernung Erde - Mond entspricht.
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