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Probing the early Universe with GRB afterglows

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Licht in die Sternentstehung im Weltall bringen

EU-finanzierten Astronomen haben sich mit dem brillanten Nachglühen von Gammastrahlenausbrüchen (gamma-ray burst, GRB) beschäftigt, um ferne Galaxien zu enträtseln. Mit der Analyse des emittierten Lichtspektrums gewannen sie Einblicke in Sternentstehungsgebiete.

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Eine der größten Herausforderungen der modernen Astrophysik ist die Suche nach den ersten Sterngenerationen, die sich im Weltall bildeten. Langzeit-Gammastrahlenausbrüche sind Explosionen, die dann vorkommen, wenn massereichen Sternen der Treibstoff für die Kernfusion in ihren Kernen ausgeht. Die Explosion (der Gammastrahlenausbruch) und ihre Folgen (das GBR-Nachglühen) sind so hell, dass sie über das gesamte sichtbare Universum zurück bis in die Zeit der allerersten Sterne zu beobachten sind. Sie sind deshalb eine gute Basis, um zu verstehen, wie und wo die Sterne zu allen Zeiten in der Geschichte des Weltalls entstanden. Sterne werden in riesigen Wolken aus molekularem Gas und Staub geboren, und man erwartete, dass im Nachglühen der Gammastrahlenausbrüche Anzeichen von diesem Material in den Spektren zu finden sein müssten. Im Nachglühen der meisten Gammastrahlenausbrüche fand man jedoch entgegen dieser Erwartung keinen Staub und sie waren frei von molekularem Gas. Und dann nahm sich das Projekt "Probing the early Universe with GRB afterglows" (TK-GRB-10) dieser Frage an. Die TK-GRB-10 Wissenschaftlern wollten zur Lösung dieses Rätsels beitragen, indem sie stark von Staub verdeckte Nachglühereignisse und die Wirtsgalaxien des Nachglühens von Gammastrahlenausbrüchen untersuchten, die aufgrund der Verdunkelung durch Staub bislang weggelassen wurden. Sie nutzten spektrale Absorptionslinien, um zu messen, wie viele schwere Elemente (schwerer als Helium) in der Wirtsgalaxie vorhanden waren, und wiesen nach, dass Gammastrahlenausbrüche nicht nur in Galaxien stattfanden, die jung und arm an diesen schweren Elementen waren, sondern dass viele GRB-Nachglüherscheinungen verpasst wurden, da sie in Galaxien geschahen, in denen sich mit größerer Wahrscheinlichkeit Staub bildete. Das bedeutet letztlich, dass Gammastrahlenausbrüche nicht nur in den seltenen Fällen, die frei von molekularem Gas und Staub sind, zum Einsatz kommen können, um Entstehung und Entwicklung massereicher Sterne zu erforschen. Zu dem Zeitpunkt, als der GRB-Vorläuferstern starb, bildete er die Elemente, die im Universum zur Weiterentwicklung nötig waren. Zusammen mit zahlreichen anderen Gammastrahlenausbrüchen, die im während des TK-GRB-10-Projekts gefüllten Katalog enthalten sind, konnte er den Astronomen zu einem besseren Verständnis des gigantischen Weltalls verhelfen, in dem wir heute leben. Die Ergebnisse werden in einer Reihe von 22 wissenschaftlichen Artikeln beschrieben, die in internationalen, von Experten begutachteten Fachzeitschriften veröffentlicht wurden.

Schlüsselbegriffe

Weltall, Universum, Gammastrahlenausbrüche, Galaxien, Lichtspektrum, Sternentstehungsgebiete, Supernova, frühes Universum, Astrophysik, X-Shooter-Spektrograf, Very Large Telescope, Rotverschiebung, Absorptionslinien, schwere Elemente

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18 September 2005