UNIVERSITY PARK, Pa. – Am 11. Dezember 2021 wird die Neil Gehrels Swift Observatory der NASA, das sein Mission Operations Center an der Penn State hat, entdeckte eine Explosion hochenergetischen Lichts aus einer etwa 1 Milliarde Lichtjahre entfernten Galaxie. Das Ereignis, das gleichzeitig von erkannt wurde Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskopstellt in Frage, was als gesicherte Wissenschaft in Bezug auf Gammastrahlenausbrüche (GRBs), die energiereichsten Explosionen im Universum, galt.
„So etwas hatten wir noch nie zuvor gesehen“, sagte Simone Dichiara, Assistenzprofessorin für Astronomie und Astrophysik an der Penn State University und Mitglied des Swift-Teams. „Wir wussten, dass es nicht mit einer Supernova, dem Tod eines massereichen Sterns, in Verbindung gebracht wurde, weil es zu nahe war. Es war ein ganz anderes optisches Signal, das wir mit einer Kilonova assoziieren, der Explosion, die durch kollidierende Neutronensterne ausgelöst wird.“
Das Swift-Team war in der Lage, den Ort der Explosion im Sternbild Bootes schnell zu identifizieren, sodass andere Einrichtungen schnell mit Folgebeobachtungen reagieren konnten. Ihre Beobachtungen haben laut einer NASA-Veröffentlichung den bisher frühesten Einblick in die ersten Stadien einer Kilonova gegeben. Ihre Ergebnisse wurden heute (7. Dezember) in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
Gammastrahlenausbrüche gibt es in zwei Varianten: lang und kurz. Lange GRBs, die ein paar Sekunden bis zu einer Minute andauern, haben Wissenschaftler bisher so verstanden, dass sie entstehen, wenn ein supermassereicher Stern als Supernova explodiert. Früher wurde angenommen, dass kurze GRBs, die weniger als zwei Sekunden dauern, nur auftreten, wenn zwei kompakte Objekte – wie zwei Neutronensterne oder ein Neutronenstern und ein Schwarzes Loch – kollidieren und eine Kilonova bilden.
Die Enthüllung, dass eine Kilonova einen langen Gammastrahlenausbruch auslösen könnte, schreibt das jahrzehntelange Paradigma kosmischer Explosionen neu: dass lange GRBs eindeutig die Signatur für den Tod massereicher Sterne sind, erklärte Dichiara. Die Entdeckung bedeutet, dass nicht alle langen GRBs von Supernovae hergestellt werden, einige werden durch die Verschmelzung von Neutronensternen produziert.
„Dieses Ereignis war ein Wendepunkt, der uns zeigte, dass unser fundiertes Wissen über das Universum tatsächlich nur eine teilweise und unvollständige Sichtweise war“, sagte Eleonora Troja, Astronomin an der Universität Tor Vergata in Rom und Hauptautorin der Studie Papier. „Dieses Ergebnis war zunächst schwer zu verdauen und wir haben Monate damit verbracht, alternative Erklärungen zu finden, aber am Ende ist dies die einzige, die gut funktioniert. Obwohl wir GRBs seit Jahrzehnten studieren, ist es großartig zu sehen, wie das Universum uns auf unerwartete Weise überraschen kann.“
Die Arbeit wurde vom Europäischen Forschungsrat durch den Consolidator Grant BHianca und von der National Science Foundation unterstützt.