Neuer Kandidat für das am weitesten entfernte Objekt im Universum

Ein Gammastrahlenausbruch, bekannt als GRB 090429B, ist der aktuelle Kandidat für das am weitesten entfernte Objekt im Universum. Der Swift-Satellit der NASA hat ihn im April 2009 entdeckt. Er liegt in einer geschätzten Entfernung von 13,14 Milliarden Lichtjahren – weiter entfernt als jeder andere bekannte Quasar und möglicherweise weiter entfernt als jede bisher bekannte Galaxie oder jeder Gammastrahlenausbruch.

Ein internationales Astronomenteam präsentierte mehrere Beweislinien für die Rekordentfernung von GRB 090429B in aPapierdas zur Veröffentlichung angenommen wurde inDas Astrophysikalische Journal. Antonino Cucchiara, ein ehemaliger Absolvent der Penn State University, leitete das Team.

Bildquelle: NASA / Hubble / Fox / Löffel / Levan / Tanvir

Es wird angenommen, dass dieser besondere Gammastrahlenausbruch von einer Supernova oder einem explodierenden Stern ausgegangen ist, als das Universum weniger als 4% seines heutigen Alters – etwa 520 Millionen Jahre alt – und weniger als 10% seiner heutigen Größe hatte. Derek Fox, außerordentlicher Professor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State und Mitautor des Papiers, sagte:

Die Galaxie, die den Vorläuferstern von GRB 090429B beherbergt, war wirklich eine der ersten Galaxien im Universum. Jenseits der möglichen kosmischen Distanzaufzeichnung veranschaulicht GRB 090429B, wie Gammablitze verwendet werden können, um die Positionen massereicher Sterne im frühen Universum aufzudecken und die Prozesse der frühen Galaxien- und Sternentstehung zu verfolgen, die schließlich zum galaxienreichen Kosmos führten heute um uns herum sehen.

Gammablitze, die hellsten bekannten Explosionen, treten irgendwo im beobachtbaren Universum mit einer Geschwindigkeit von etwa zwei pro Tag auf. Dank ihrer extremen Helligkeit können Gammablitze von Swift und anderen Satellitenobservatorien sogar in Entfernungen von Milliarden Lichtjahren erkannt werden. Während die Ausbrüche selbst höchstens Minuten dauern, bleibt ihr verblassendes „Nachleuchten“-Licht tage- bis wochenlang von erstklassigen astronomischen Einrichtungen aus beobachtbar. Detaillierte Studien des Nachglühens während dieser Zeit ermöglichen es Astronomen, wenn möglich, die Entfernung zum Ausbruch zu messen.

GRB 090429B wurde nach dem Datum der Entdeckung am 29. April 2009 benannt. Bildquelle: Gemini Observatory/AURA/Levan/Tanvir/Cucchiara

Diese Nachleuchtmessungen wurden verwendet, um 2009 einen kosmischen Distanzrekord für einen früheren Gammastrahlenausbruch GRB 090423 in einer Entfernung von 13,04 Milliarden Lichtjahren von der Erde zu bestimmen, was sie vorübergehend zum „fernsten Objekt im Universum“ macht. Dieser Rekord wurde von Galaxienentdeckungen in den Jahren 2010 und 2011 übertroffen, die die kosmische Grenze auf 13,07 Milliarden Lichtjahre und möglicherweise sogar noch weiter verschoben haben.

Cucchiara, jetzt an der University of California, Berkeley, sagte:

Unsere extreme Schätzung der Entfernung zu GRB 090429B macht dies zu einer Art „Rache der Bursts.“ Ein Gammastrahlenausbruch kämpft erneut um den Titel des am weitesten entfernten Objekts im Kosmos – jenseits der bisher bekannten am weitesten entfernten Quasare und Galaxien.

Weniger als eine Woche nachdem der rekordverdächtige GRB 090423 weltweit Schlagzeilen machte, erschien dieser neue Ausbruch, GRB 090429B, mit verdächtig ähnlichen Eigenschaften am Himmel. Wie beim vorherigen Ausbruch war GRB 090429B ein kurzlebiges Ereignis, das weniger als 10 Sekunden dauerte, und automatisierte Swift-Beobachtungen zeigten, dass es ein relativ schwaches Röntgen-Nachleuchten hatte. Cucchiara, damals Doktorand an der Penn State, wachte in den frühen Morgenstunden auf, um Beobachtungen am Gemini North-Teleskop auf dem Mauna Kea, Hawaii, durchzuführen, von denen er hoffte, dass sie die Art dieses Ausbruchs bestimmen würden. In Zusammenarbeit mit den Co-Autoren Andrew Levan von der University of Warwick, Nial Tanvir von der University of Leicester und dem Doktorvater Derek Fox von Penn State fand Cucchiara heraus, dass das Nachleuchten zwar bei Infrarotbeobachtungen sichtbar war, aber kein optisches Licht nachgewiesen werden konnte. Dieses „Ausfall“-Verhalten ist eine charakteristische Signatur der am weitesten entfernten Objekte und wurde für die anfängliche Identifizierung aller am weitesten entfernten Quasare, Galaxien und Gammastrahlenausbrüche verwendet.

Bildquelle: NASA/Swift/Stefan Immler

Cucchiara forderte von den Gemini-Betreibern ein sofortiges Spektrum des GRB 090429B-Nachleuchtens an, das eine definitive Messung der Entfernung zum Burst ermöglicht hätte. Leider bliesen gerade, als das Spektrum aufgenommen werden sollte, Wolken über dem Gipfel des Mauna Kea auf und verbargen das Nachleuchten. In der nächsten Nacht war das Nachglühen zu schwach, um ein brauchbares Spektrum zu liefern, und in den folgenden Nächten verschwand es vollständig aus dem Blickfeld. Cucchiara sagte:

Es war frustrierend, diesen Ausbruch aus den Augen zu verlieren, aber die Hinweise, die wir hatten, waren so aufregend, dass wir sie nicht mehr loslassen konnten.

Entschlossen, GRB 090429B nicht zu „dem Ausbruch, der entkommen ist“ werden zu lassen, verbrachte das Team zwei Jahre damit, seine Daten sorgfältig zu untersuchen, um zu sehen, ob der Ausbruch wirklich ein Rekordkandidat ist oder ein teilweise verdeckter Ausbruch in einer Galaxie in weniger dramatischer Entfernung. Wichtig ist, dass diese Arbeit das Sammeln neuer Daten bedeutete – tiefe Beobachtungen mit Gemini und dem Hubble-Weltraumteleskop, die in jedem der weniger dramatischen Szenarien eine Galaxie an der Burst-Position enthüllt hätten. Diese Beweise, einschließlich der fehlenden Galaxie, weisen darauf hin, dass der Ausbruch mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,3 Prozent die am weitesten entfernte kosmische Explosion ist, die über den von GRB 090423 aufgestellten Rekord hinausgeht.

Levan, der zweite Autor des Papiers, fügte hinzu:

Wie bei den besten Politikern oder Talentshow-Kandidaten sah es umso besser aus, je mehr wir diesen Ausbruch untersuchten.

Ob GRB 090429B nun das am weitesten entfernte Objekt im Universum ist, hängt von mehreren Faktoren ab, die nicht genau bekannt sind. Erstens muss es jenseits der 13,07 Milliarden Lichtjahre Entfernung zu einer Galaxie liegen, die 2010 von einem Astronomenteam unter der Leitung von Matthew Lehnert am Observatoire de Paris gemeldet wurde. Dies ist mit einer Wahrscheinlichkeit von 98,9 % sehr wahrscheinlich, aber nicht sicher. Es muss auch außerhalb der Entfernung einer Galaxie liegen, die 2011 von einem Astronomenteam unter der Leitung von Rychard Bouwens von U.C. Santa Cruz. Dies kann entweder einfach oder schwer sein: Das Bouwens-Team schätzt, dass ihre Galaxie mit einer Wahrscheinlichkeit von 20 % überhaupt kein Rekordbrecher ist, sondern einfach eine schwache Galaxie in relativ geringer Entfernung; Auf der anderen Seite, wenn die Bouwens-Galaxie ein Rekordbrecher ist, ist sie tatsächlich sehr weit entfernt, von 13,11 bis 13,28 Milliarden Lichtjahren, und es besteht nur eine Wahrscheinlichkeit von 4,8%, dass GRB 090429B weiter entfernt ist. Insgesamt und wenn man diese Unsicherheiten als vollkommen verstanden betrachtet, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 23 %, dass GRB 090429B jetzt das am weitesten entfernte bekannte Objekt im Universum ist, sagten die Astronomen.

Mit mehr Glück oder fortschrittlicheren Einrichtungen sollte es in Zukunft möglich sein, das helle Nachleuchten von Ausbrüchen wie GRB 090423 und GRB 090429B zu nutzen, um die Bedingungen der Sternen- und Galaxienentstehung in diesen frühen kosmischen Epochen im Detail zu erforschen.

Fuchs sagte:

Es macht ziemlich viel Spaß, extrem weit entfernte Bursts zu entdecken, aber wir vermuten, dass in den Bursts noch viel mehr Informationen auf uns warten, auf die wir noch zugreifen müssen.

Zusammenfassung: Der Gammablitz GRB 090429B ist möglicherweise das am weitesten entfernte bisher im Universum entdeckte Objekt. Es wird auf eine Entfernung von 13,14 Milliarden Lichtjahren geschätzt und wurde erstmals im April 2009 vom NASA-Satelliten Swift entdeckt. Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung von Antonino Cucchiara hat seine Beweise in einem zur Veröffentlichung angenommenen Papier vorgelegtAstrophysikalisches Journal.

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