China: Forscher entdecken extrem energiereichen Gammastrahl

Chinesische Forscher haben im Spektrum des energiereichsten bisher beobachteten Gammablitzes eine Rekord-Entdeckung gemacht. Eine der Linien hat extreme 37 Millionen Elektronenvolt (MeV).

Gammablitze sind extreme Ausbrüche elektromagnetische Strahlung. Sie werden vermutlich durch Events wie eine Supernova ausgelöst. Ein Gammastrahlenausbruch ist sehr hell, aber nur von kurzer Dauer – sie strahlen wenige Sekunden bis mehrere Minuten lang. Bei der Messung des Blitzes wird ein Spektrum hoch- und niedrigenergetischer Photonen gemessen. Sie liegen im Bereich von 1 keV bis zum MeV-Bereich. Zum Vergleich: Sichtbares Licht liegt bei 2 bis 3 Elektronenvolt.

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"Brightest of all time"

Die Forscher des chinesischen Instituts für Hochenergiephysik (IHEP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) analysierten jetzt Daten des 2022 gemessenen Gammablitzes. Er erhielt den Spitznamen „BOAT“ (Brightest of all time, engl. für hellste aller Zeiten). Es soll sich um den hellsten Gammablitz handeln, der in den letzten 10.000 Jahren die Erde erreichte. 

Die Forscher verwendeten dafür die Messungen des GECAM-C (Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor) und des Fermi Gamma Ray Weltraumteleskops der NASA. 

Letzteres erlitt einen Datenausfall, weil GRB 221009A so energiereich war. Das machte es bisher schwer, die Spektrallinien genau zu messen. Da GECAM-C aber weiterarbeitete, nutzten die Forscher dessen Daten, um die Fermi-Daten zu korrigieren. So konnten sie das Spektrum des Gammablitzes erstellen.

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Die Energie der Rekord-Spektrallinie reichte von 37 MeV bis zu 6 MeV. Die Energie nimmt über die Dauer des Gammablitzes ab. Das ist die höchste Energie, die je von einem Objekt im All emittiert wurde. 

Internationales Forscher-Team beobachtet weiteren Energieanstieg

Parallel entdeckte ein internationales Team anhand der gleichen Fermi-Daten eine weitere Besonderheit in den Spektrallinien. Etwa 5 Minuten nach dem Ausbruch wurde ein 40 Sekunden dauernder ungewöhnlicher Energieanstieg gemessen. Er hatte eine Spitzenenergie von 12 MeV. 

Die Forschenden vermuten, dass diese Ausbrüche entstehen, wenn Elektronen auf ihr Antiteilchen, Positronen, treffen. Durch die Kollision heben sie sich gegenseitig auf und produzieren ein Gammastrahlen-Paar. Andersherum können auch 2 Gammastrahlen kollidieren und dabei ein Elektron und ein Positron hervorbringen. 

Damit der gemessene Energieausbruch entstehen konnte, muss der Gammablitz mit einer Geschwindigkeit von 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit unterwegs gewesen sein. Es ist das erste Mal, dass Wissenschaftler einen kleinen Einblick in die Vorgänge innerhalb der Gammablitze erhalten haben. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden im Fachmagazin Science veröffentlicht.