Gammastrahlen Die stärkste Strahlung im Universum

Jeder hat vom elektromagnetischen Spektrum gehört. Es ist eine Sammlung aller Wellenlängen und Frequenzen des Lichts, von Radio und Mikrowelle bis zu Ultraviolett und Gamma. Das Licht, das wir sehen, wird der "sichtbare" Teil des Spektrums genannt. Die restlichen Frequenzen und Wellen sind für unsere Augen unsichtbar, aber mit speziellen Instrumenten nachweisbar. 

Gammastrahlen sind der energiereichste Teil des Spektrums. Sie haben die kürzesten Wellenlängen und die höchsten Frequenzen. Diese Eigenschaften machen sie extrem lebensgefährlich, sagen aber auch Astronomen a Menge über die Objekte, die sie im Universum ausstrahlen. Auf der Erde treten Gammastrahlen auf, die entstehen, wenn kosmische Strahlen auf unsere Atmosphäre treffen und mit den Gasmolekülen interagieren. Sie sind auch ein Nebenprodukt des Zerfalls radioaktiver Elemente, insbesondere bei nuklearen Explosionen und in Kernreaktoren.

Gammastrahlen sind nicht immer eine tödliche Bedrohung: In der Medizin werden sie unter anderem zur Behandlung von Krebs eingesetzt. Es gibt jedoch kosmische Quellen für diese Killerphotonen, und für die Astronomen blieben sie die längste Zeit ein Rätsel. Sie blieben so, bis Teleskope gebaut wurden, die diese energiereichen Emissionen erkennen und untersuchen konnten.

Kosmische Quellen von Gammastrahlen

Heute wissen wir viel mehr über diese Strahlung und woher sie im Universum kommt. Astronomen erkennen diese Strahlen an extrem energetischen Aktivitäten und Objekten wie Supernova-Explosionen, Neutronensternen und Wechselwirkungen mit Schwarzen Löchern. Diese sind aufgrund der hohen Energien schwer zu untersuchen, sie sind manchmal im "sichtbaren" Licht sehr hell und die Tatsache, dass unsere Atmosphäre uns vor den meisten Gammastrahlen schützt. Um diese Aktivitäten richtig zu "sehen", senden Astronomen spezielle Instrumente in den Weltraum, damit sie die Gammastrahlen hoch über der schützenden Luftdecke der Erde "sehen" können. Die NASA umkreist Schnell Satellit und die Fermi-Gammastrahlenteleskop gehören zu den Instrumenten, mit denen Astronomen diese Strahlung derzeit erfassen und untersuchen.

Gammastrahlenexplosionen

In den letzten Jahrzehnten haben Astronomen extrem starke Gammastrahlen aus verschiedenen Himmelsrichtungen entdeckt. Mit "lang" meinen Astronomen nur ein paar Sekunden bis ein paar Minuten. Ihre Entfernungen, die von Millionen bis zu Milliarden von Lichtjahren reichen, weisen jedoch darauf hin, dass diese Objekte und Ereignisse sehr hell sein müssen, um von überall im Universum gesehen zu werden. 

Die sogenannten "Gammastrahlen-Bursts" sind die energischsten und hellsten Ereignisse, die jemals aufgezeichnet wurden. Sie können in nur wenigen Sekunden gewaltige Mengen an Energie aussenden - mehr, als die Sonne während ihrer gesamten Existenz freisetzen wird. Bis vor kurzem konnten Astronomen nur darüber spekulieren, was solche massiven Explosionen verursachte. Jüngste Beobachtungen haben ihnen jedoch dabei geholfen, die Ursachen dieser Ereignisse aufzuspüren. Zum Beispiel die Schnell Der Satellit entdeckte einen Gammastrahlenausbruch, der von der Geburt eines Schwarzen Lochs herrührte, das mehr als 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt lag. Das ist sehr früh in der Geschichte des Universums. 

Es gibt kürzere Bursts, die kürzer als zwei Sekunden sind und jahrelang ein Rätsel waren. Schließlich verbanden Astronomen diese Ereignisse mit Aktivitäten, die "Kilonovae" genannt wurden und auftreten, wenn zwei Neutronensterne oder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch miteinander verschmelzen. Im Moment des Zusammenschlusses geben sie kurze Gammastrahlen aus. Sie können auch Gravitationswellen aussenden.

Die Geschichte der Gammastrahlenastronomie

Die Gammastrahlenastronomie hatte ihren Anfang während des Kalten Krieges. Gammastrahlenausbrüche (Gammastrahlen Bursts, GRBs) wurden erstmals in den 1960er Jahren von der Vela Flotte von Satelliten. Zuerst machten sich die Menschen Sorgen, dass sie Anzeichen eines Atomangriffs seien. In den nächsten Jahrzehnten begannen Astronomen, die Quellen dieser mysteriösen punktgenauen Explosionen zu suchen, indem sie nach optischen Lichtsignalen (sichtbares Licht) sowie nach UV-, Röntgen- und Signalen suchten. Der Start der Compton Gamma Ray Observatory 1991 stieß die Suche nach kosmischen Quellen für Gammastrahlen in neue Höhen vor. Seine Beobachtungen zeigten, dass GRBs im gesamten Universum und nicht unbedingt in unserer eigenen Milchstraßengalaxie vorkommen.

Seit dieser Zeit ist die BeppoSAX Sternwarte, die von der italienischen Raumfahrtbehörde ins Leben gerufen wurde, sowie High Energy Transient Explorer (von der NASA gestartet) wurden verwendet, um GRBs zu erkennen. Die Europäische Weltraumorganisation INTEGRAL Mission trat der Jagd im Jahr 2002 bei. In jüngerer Zeit hat das Fermi-Gammastrahlenteleskop den Himmel vermessen und Gammastrahlenemitter kartografiert. 

Die Notwendigkeit einer schnellen Erkennung von GRBs ist der Schlüssel zur Suche nach den energiereichen Ereignissen, die sie verursachen. Zum einen sterben die Ereignisse mit sehr kurzen Ausbrüchen sehr schnell ab, was es schwierig macht, die Quelle herauszufinden. Röntgensatelliten können die Jagd aufnehmen (da es normalerweise eine damit verbundene Röntgenfackel gibt). Um Astronomen dabei zu helfen, schnell eine GRB-Quelle zu finden, sendet das Gamma Ray Bursts Coordinates Network sofort Benachrichtigungen an Wissenschaftler und Institutionen, die an der Untersuchung dieser Ausbrüche beteiligt sind. Auf diese Weise können sie sofort Follow-up-Beobachtungen mit boden- und weltraumgestützten optischen, Funk- und Röntgenobservatorien planen.

Wenn Astronomen mehr von diesen Ausbrüchen studieren, werden sie ein besseres Verständnis für die sehr energetischen Aktivitäten erlangen, die sie verursachen. Das Universum ist mit Quellen für GRBs gefüllt, was sie also lernen, wird uns auch mehr über den Hochenergiekosmos erzählen. 

Kurzinformation

• Gammastrahlen sind die energiereichste bekannte Strahlungsart. Sie werden von sehr energetischen Objekten und Prozessen im Universum abgegeben. 
• Gammastrahlen können auch im Labor erzeugt werden, und diese Art von Strahlung wird in einigen medizinischen Anwendungen verwendet.
• Gammastrahlenastronomie wird mit umlaufenden Satelliten durchgeführt, die sie ohne Störung durch die Erdatmosphäre erfassen können.