Gammablitz

Gammastrahlenausbrüche wurden erstmals in den späten 1960er Jahren von den amerikanischen Vela-Satelliten beobachtet, die gebaut wurden, um Gammastrahlungsimpulse nachzuweisen, die von im Weltraum getesteten Kernwaffen ausgesendet werden.

Am 2. Juli 1967 um 14.19 Uhr UTC entdeckten die Satelliten Vela 4 und Vela 3 einen Gammastrahlungsblitz, der sich von jeder bekannten Kernwaffensignatur unterscheidet. Im Unklaren darüber, was geschehen war, aber ohne die Angelegenheit für besonders dringend zu halten, legte das Team des Los Alamos Scientific Laboratory die Daten zur Untersuchung ab.

Durch die Analyse der unterschiedlichen Ankunftszeiten der von verschiedenen Satelliten erfassten Ausbrüche konnte das Team grobe Schätzungen für die Himmelspositionen von sechzehn Ausbrüchen12-16 bestimmen und einen terrestrischen oder solaren Ursprung definitiv ausschließen. Die Entdeckung wurde 1973 veröffentlicht.

Die meisten beobachteten Ereignisse dauern länger als zwei Sekunden und werden als lange Gammastrahlenausbrüche klassifiziert. Sie sind viel detaillierter untersucht worden als ihre kurzen Pendants. Fast jeder gut untersuchte lange Gammastrahlenausbruch wurde mit einer sich schnell entwickelnden Sternengalaxie und in vielen Fällen auch mit einer Supernova mit Kernkollaps in Verbindung gebracht. Dies verbindet lange GRBs mit dem Sterben massereicher Sterne. Lange GRB-Nachglühbeobachtungen bei hoher Rotverschiebung (große Entfernungen) deuten ebenfalls darauf hin, dass GRBs ihren Ursprung in Sternentstehungsgebieten haben. Dies liegt daran, dass die Beobachtung ferner Galaxien ein Rückblick in die Zeit auf Galaxien in einem früheren Stadium ist.

Energetik

Gammastrahlenausbrüche gelten als hochfokussierte Explosionen, bei denen sich der Großteil der Explosionsenergie in einem engen relativistischen Strahl mit Geschwindigkeiten von über 99,995% der Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Die ungefähre Winkelbreite des Strahls (d.h. der Grad der Abstrahlung) kann direkt durch Beobachtung von "Strahlbrüchen" in Nachglühlichtkurven abgeschätzt werden: eine Zeit, nach der das langsam abklingende Nachglühen plötzlich zu verblassen beginnt, da der Strahl langsamer wird und seine Strahlung nicht mehr so effektiv abstrahlen kann. Die Beobachtungen deuten auf eine signifikante Variation des Strahlwinkels zwischen 2 und 20 Grad hin.

Da ihre Energie stark gebündelt ist (sehr schmal), verfehlen die von den meisten Ausbrüchen ausgesandten Gammastrahlen die Erde und werden nie entdeckt. Wenn ein Gammastrahlenausbruch auf die Erde gerichtet wird, bewirkt die Fokussierung seiner Energie entlang eines relativ schmalen Strahls, dass der Ausbruch viel heller erscheint, als wenn seine Energie kugelförmig emittiert worden wäre. Wenn dieser Effekt berücksichtigt wird, beobachtet man bei typischen Gammastrahlenausbrüchen eine wahre Energiefreisetzung von etwa ¹⁰⁴⁴ J oder etwa 1/2000 eines Sonnenmassenenergieäquivalents.

Dies ist vergleichbar mit der Energie, die in einer hellen Supernova vom Typ Ib/c (manchmal als "Hypernova" bezeichnet) freigesetzt wird. Sehr helle Supernovae wurden an der Position einiger der nächstgelegenen GRBs gesehen.