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MPE News

Kosmische Explosion als neuer Anwärter für das am weitesten entfernte Objekt im Universum

26. Mai 2011

Ein Gammastrahlenausbruch, im April 2009 vom Swift-Weltraumobservatorium der NASA beobachtet, wurde jetzt als vielversprechender Kandidat für das am weitesten entfernte Objekt im Universum vorgestellt. Mit einer Entfernung von wahrscheinlich 13,14 Milliarden Lichtjahren stammt diese Strahlung von einem Objekt weit jenseits aller bekannten Quasare - vielleicht sogar jenseits der am weitesten entfernten Galaxien oder Gammastrahlenausbrüche, die je gemessen wurden. Mehrere Ergebnisse, die auf die rekordverdächtige Entfernung dieses Objekts hindeuten, wurden jetzt von einem internationalen Astronomenteam, das auch Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) umfasst, vorgestellt. Der Artikel über GRB 090429B (benannt nach dem Datum seiner Entdeckung, 29. April 2009) wird in Kürze in dem renommierten Astrophysical Journal veröffentlicht werden.

<p><span class="small">GRB 090429B</span></p>
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GRB 090429B




Gammastrahlenausbrüche (oder kurz GRBs vom englischen "Gamma Ray Bursts") sind die hellsten Explosionen, die wir kennen, und ereignen sich etwa zweimal am Tag irgendwo im beobachtbaren Universum. Aufgrund ihrer extremen Helligkeit können GRBs von Swift oder anderen Weltraumobservatorien beobachtet werden, selbst wenn sie in Milliarden Lichtjahren Entfernung auftreten. Während der Gammastrahlenausbruch selbst nur Sekunden oder wenige Minuten andauert, so kann das schwächer werdende "Nachglühen" noch Tage oder Wochen danach beobachtet werden. Genaue Studien dieses Nachglühens, wenn möglich, erlaubt es den Astronomen, die Entfernung zu diesem Objekt zu bestimmen.

Mit dieser Methode konnten Wissenschaftler am MPE und anderen Instituten 2009 einen Entfernungsrekord aufstellen, als das Nachglüh-Spektrum des Gammastrahlenausbruches GRB 090423 zeigte, dass dieses Objekt mit einer Entfernung von 13,04 Milliarden Lichtjahren jenseits aller bekannten Quasare, Galaxien und Gammastrahlenausbrüchen lag. Es war zu diesem Zeitpunkt das am weitesten entfernte Objekt im Universum ( MPE Pressemitteilung 2009.) Dieser Rekord wurde durch Galaxienentdeckungen 2010 und 2011 überboten, die die Grenzen des beobachtbaren Kosmos bis auf 13,07 Milliarden Lichtjahre oder mehr ausdehnten.

Mit GRB 090429B kämpft nun erneut ein Gammastrahlenausbruch um den Titel als das am weitesten entfernte Objekt im Universum. Weniger als eine Woche nachdem GRB 090423 mit seinem Entfernungsrekord Schlagzeilen machte, erschien am Himmel ein neuer Gammastrahlenausbruch mit verdächtig ähnlichen Eigenschaften. Wie zuvor war GRB 090429B sehr kurz, er dauerte weniger als 10 Sekunden, und automatische Swift-Beobachtungen zeigten ein relativ schwaches Nachglühen im Röntgenbereich. Und auch wenn das Nachglühen im Infraroten sichtbar war, so konnte kein optisches Licht nachgewiesen werden. Dieses Verhalten ist ein unverwechselbares Anzeichen für die am weitesten entfernten Objekte und wurde zur anfänglichen Identifikation der entferntesten Quasare, Galaxien und Gammastrahlenausbrüche benutzt. Eine definitive Entfernungsbestimmung war aber leider nicht möglich, da Wolken eine Nachbeobachtung mit bodengebundenen Teleskopen behinderten.

"Es war frustrierend, diesen GRB aus den Augen zu verlieren, aber die ersten Hinweise, die wir hatten, waren so aufregend, dass wir das auf keinen Fall aufgeben wollten", sagt Cucciara, Erstautor der Studie. Über die nächsten zwei Jahre untersuchte das Team die vorhandenen Daten sehr gründlich und sammelte auch neue Daten um festzustellen, ob der GRB wirklich ein Rekordanwärter war, oder doch ein teilweise verdeckter Ausbruch aus einer Galaxie in einer weniger dramatischen Entfernung. Wenn alle Hinweise zusammengeführt werden, so kommt das Team zu dem Schluss, dass dieser Gammastrahlenausbruch höchstwahrscheinlich - mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,3% - die am weitesten entfernte kosmische Explosion ist, noch weiter entfernt als der vorherige Rekordhalter GRB 090423.

Die überzeugende Erklärung für Gammastrahlenausbrüche wie GRB 090429B ist der Tod eines massereichen, kurzlebigen Sterns - 30-mal schwerer als die Sonne oder mehr. Wenn der Brennstoff in seinem Innern aufgebraucht ist, kollabiert das Zentrum in ein Schwarzes Loch, das Gas aus den Außenbezirken des Sterns aufsaugt und dabei zwei energiereiche, so-genannte Jets aussendet, die aus dem Stern ausbrechen, fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und einen strahlförmigen, hell leuchtenden, hoch-energetischen Blitz erzeugen - den Gammastrahlenausbruch.

Mit einer geschätzten Entfernung von 13,14 Milliarden Lichtjahren, explodierte GRB 090429B als das Universum weniger al 4% seines heutigen Alters- es war gerade einmal 520 Millionen Jahre alt - und weniger als 10% seiner heutigen Ausdehnung hatte. Die Astronomen gehen davon aus, dass sich die ersten Sterne und Galaxien nicht mehr als 400 Millionen Jahre früher bilden konnten, und somit war die Galaxie, die GRB 090429B beherbergt, tatsächlich eine der ersten Galaxien im Universum.

Neben dem möglichen Entfernungsrekord, zeigt dieser Gammastrahlenausbruch mit seiner großen Entfernung, wie derartige Explosionen benutzt werden können um massereiche Sternen im frühen Universum zu finden und um die Prozesse zu verfolgen, die zur Bildung der ersten Sterne und Galaxien führten und schließlich zu dem an Galaxien reichen Kosmos, den wir heute sehen. Mitautor Thomas Krühler vom MPE fügt hinzu: "Diese neuen Beobachtungen des entferntesten GRB sind ein weiterer Schritt hin zu einer der äußersten Grenzen der beobachtenden Astronomie - das "Dunkle Zeitalter". Mit diesen Beobachtungen können wir einen Blick darauf werfen, wie die allerersten Sterne und Galaxien anfingen das junge Universum zu erhellen."

 
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