Ungefähr einmal am Tag wird der Himmel von einem mysteriösen Strom von Energie beleuchtet. Diese Ereignisse - bekannt als Gammastrahlenausbrüche - stellen die stärksten Explosionen im Kosmos dar und senden in Sekundenbruchteilen so viel Energie aus, wie unsere Sonne während ihrer gesamten Lebensdauer abgeben wird.
Dennoch hat noch niemand einen Gammastrahlenausbruch direkt gesehen. Stattdessen müssen Astronomen ihr verblassendes Licht studieren.
Neue Forschungen eines internationalen Teams von Astronomen haben ein rätselhaftes Merkmal innerhalb eines Gammastrahlenausbruchs entdeckt, das darauf hindeutet, dass sich diese Objekte möglicherweise anders verhalten als bisher angenommen.
Es wird angenommen, dass diese mächtigen Explosionen ausgelöst werden, wenn sterbende Sterne in strahlspeiende Schwarze Löcher fallen. Während dieses Stadium nur wenige Minuten dauert, dauert sein Nachleuchten - langsam verblassende Emission, die bei allen Wellenlängen (einschließlich sichtbarem Licht) sichtbar ist - einige Tage bis Wochen. Aus diesem Nachglühen heraus versuchen Astronomen akribisch, diese rätselhaften Explosionen zu verstehen.
Die Nachleuchtemission entsteht, wenn die Strahlen mit dem den sterbenden Stern umgebenden Material kollidieren. Sie verursachen eine Stoßwelle, die sich mit hohen Geschwindigkeiten bewegt und bei der Elektronen auf enorme Energien beschleunigt werden. Dieser Beschleunigungsprozess ist jedoch noch wenig verstanden. Der Schlüssel liegt in der Erkennung der Polarisation des Nachglühens - dem Anteil der Lichtwellen, die sich mit einer bevorzugten Schwingungsebene bewegen.
"Verschiedene Theorien zur Elektronenbeschleunigung und Lichtemission im Nachglühen sagen unterschiedliche Niveaus der linearen Polarisation voraus, aber alle Theorien waren sich einig, dass es im sichtbaren Licht keine zirkulare Polarisation geben sollte", sagte der Hauptautor Klaas Wiersema in einer Pressemitteilung.
"Hier kamen wir ins Spiel: Wir haben uns entschlossen, dies zu testen, indem wir sowohl die lineare als auch die zirkulare Polarisation eines Nachglühens von GRB 121024A, das vom Swift-Satelliten erkannt wurde, sorgfältig gemessen haben."
Zu ihrer Überraschung stellte das Team eine zirkulare Polarisation fest, was bedeutet, dass sich die Lichtwellen auf ihrer Reise in einer gleichmäßigen, spiralförmigen Bewegung zusammen bewegen. Der Gammastrahlenstoß war 1000-mal stärker polarisiert als erwartet. "Es ist ein sehr schönes Beispiel für Beobachtungen, die die meisten bestehenden theoretischen Vorhersagen ausschließen", sagte Wiersema.
Die Entdeckung zeigt, dass aktuelle Theorien überprüft werden müssen. Wissenschaftler erwarteten, dass jede zirkulare Polarisation ausgewaschen wird. Die Strahlung so vieler Elektronen, die Milliarden von Lichtjahren zurücklegen, würde jedes Signal löschen. Die neue Entdeckung legt jedoch nahe, dass die Art und Weise, wie sich diese Elektronen bewegen, eine gewisse Ordnung haben könnte.
Natürlich bleibt die Möglichkeit bestehen, dass dieses spezielle Nachleuchten einfach ein seltsamer Ball war und sich nicht alle Nachleuchten so verhalten.
Nichtsdestotrotz sind „extreme Schocks wie die im GRB-Nachglühen großartige natürliche Laboratorien, um unser Verständnis der Physik über die Bereiche hinaus zu fördern, die in Laboratorien erforscht werden können“, sagte Wiersema.
Das Papier wurde in Nature veröffentlicht.
