Gammastrahlen- blitze Gamma Ray Bursters

Gammastrahlenblitze
Gamma Ray
Bursters
04.12.07
Einführung Astrophysik
Dozent: Wolfram Schmidt
Referent: Daniel Gerstenlauer
Inhalt:
Kurze Charakterisierung der GRB
Geschichte/Beobachtung
Modelle der GRB
Simulationen
Kurze Charakterisierung
Charakterisierung
Ausbrüche hochenergetischer γ-Strahlung (bis 100 Mev)
1963 von VELA entdeckt
Helligkeit von 10^15 Sonnen
Energie von bis zu 10^45W
Isotrop über den Himmel verteilt ohne Wiederholung
Alle 25 Std. ein GRB am Himmel
Charakterisierung
Zwei Typen:
Lange GRB: 2s – 1000s (av 30s), langer afterglow (Nachleuchten)
Kurze GRB: 2ms – 2s (av 0.3s)
Kurze GRB sind energiereicher und nehmen schnell in der γEntstehungsrate ab
Stellare oder interstellare Objekte?
Ähnliche Objekte
Wolf-Rayet Stern (WR)
Mehr als 20 Sonnenmassen
25000K Oberflächentemp., kurze Lebensspannen (Millionen Jahre)
Hypernova = Supersupernova
Schwarze Löcher
Neue, noch unbekannte Objekte?
Geschichte/Beobachtung
Geschichte/Beobachtungen
1963 zuerst von Militärsatellit VELA entdeckt
Compton Gamma Ray Observatory's Burst And Transient Source
Experiment hat 2,704 GRB (1991 - 2000) detektiert
Ital. BeppoSAX Satellit hat die ersten Afterglow Aufnahmen
gemacht.
Gamma-ray Burst Coordinates Network koordiniert
Beobachtungen und Verfolgung vom Boden aus
High Energy Transient Explorer and the Rossi X-ray Timing
Explorer
Interplanetary Gamma-Ray Burst Timing Network (IPN)
Geschichte/Beobachtungen
Vorher nur kartographische Ergebnisse
Erst ab 1996 quantitative Ergebnisse durch BeppoSax
GRB970228 am 28.02 und 03.03 1997 (Röntgenaufnahme)
Geschichte/Beobachtungen
Durch genaue Position kann man Afterglow Beobachtungen betreiben
Optische Aufnahme des GBR970228 durch das Hubble
Geschichte/Beobachtungen
Danach immer weitere GRB exakt untersucht
Vor allem den Afterglow in allen Wellenlängen
Erster Hinweis: Supernova sn1998bw und GRB980425
Erster Beweis: Afterglow des GRB030329 hatte das selbe visuelle
Spektrum wie eine Supernova, konnte aufgrund seiner „Nähe“ direkt
einer Hypernova zugeordnet werden
Geschichte/Beobachtungen
GRB060729 hatte einen Afterglow von mehreren Monaten
in aller Ruhe mit XRT (Swift) oder HETE2 untersuchen
Theoretische Modelle und Simulationen sollen mit
Beobachtungsdaten abgeglichen werden
Klärung um das Rätsel der kurzen Bursts
Modelle der GRBs
Modelle der GRBs
Kurze und lange GRBs unterliegen verschiedenen physikalischen
Modellen
Lange GRBs Mitte der 90er modelliert
Kurze GRBs Mitte Oktober 2005 erklärt.
Man zog „neue Physik“ in Betrachtung für GRBs
„[…] there were more theories than bursts“ (Tsvi Piran)
Modelle der GRBs
Collapsar Model
Hypernova als grundliegendes Objekt
Kern kollabiert schneller als äußere Schichten
Innere Energie schleudert Hülle mit v ~ c weg
Hülle kollidiert mit ISM, es entsteht γ-Strahlung
Fireball- oder Canonball-Model?
Modelle der GRBs
Magnetar Model
Neutronenstern als grundlegendes Objekt
Schnell rotierender Neutronenstern kurz nach seiner Entstehung
Magnetfeld B ~ 1012 T
Prinzip ähnlich eines Pulsars
Problem: Warum keine periodische Wiederholung?
Modelle der GRBs
Neutronensternkollision
Erklärung für die kurzen GRBs
Neutronenstern-Neutronenstern-Kollision
Neutronenstern-Schwarzes Loch-Kollision
Doppelsystem, das Gravitationswellen (LIGO) ausstrahlt
Energieverlust führt zur Kollision und Vernichtung eines
Partners
Warum das Ganze?
... to gain better understanding into gammaray bursts and what these titanic, distant
explosions reveal about our awesome Universe.
... from explosions that are thought to be the
biggest in the observable Universe since the
"explosion" of the Big Bang itself 13.7 billion
years ago.
Zusammenfassung
Kurze (2ms) und lange (1000s) Gammastrahlenblitze
Energie: 1045 W
Entfernung: über 2 Milliarden Lichtjahre
Burst und Afterglow
Lange GRB: Collapsar Model
Kurze GRB: Neutronstern-Kollision
Problem aktueller Forschung (Tsvi Piran)
Quellen
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/grbs.html
http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2007/gammaburst_challen
ge.html
http://imagine.gsfc.nasa.gov/Images/news/DestroyStar.jpg
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0405503
http://www.astronews.com/news/artikel/2005/10/0510-003.shtml
http://www.sciü´ßpencemag.org/content/vol0/issue2006/images/data/1125201/
DC1/1125201s.mov
http://www.mpa-garching.mpg.de/mpa/research/current_research/hl200510/hl2005-10-de.html
Carroll/Ostlie: Introduction into Modern Astrophysics
Bahcall/Ostriker: Unsolved Problems in Astrophysics
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Simulationen
WR im Collapsar Modell
Magnetfeld einer Neutronensternkollision
Energie einer Neutronensternkollision