Gamma-Blitze. Ihre Entdeckung und Entstehung. Seminar: Aktuelle Probleme der Astrophysik - SS2010
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- Franz Färber
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1 Gamma-Blitze Ihre Entdeckung und Entstehung Seminar: Aktuelle Probleme der Astrophysik - SS Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 1
2 Gliederung 1. Motivation 2. Entdeckung 3. Erforschung 4. Entstehung I. Klassifizierung II. Modelle 5. Gegenwart Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 2
3 1. Motivation Gamma-Blitze Gamma-Ray-Burst (GRB) Älteste aufgenommene Ereignisse im Universum Junges bekanntes Phänomen ~40 Jahren alt Energieausbrüche E ergs GeV Photonen λ m Kurzen Zeit t ms Min. Offene Fragen! Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 3
4 2. ENTDECKUNG Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 4
5 2. Entdeckung 1963 Partieller Teststopp-Vertrag 1965 Vela-Satelliten Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 5
6 2. Entdeckung Vela Satellit: 6 Satelliten-Paare ~100,000.km über der Erde Lokalisierung durch Laufzeitunterschiede Extraterrestrische Gammastrahlung Daten blieben bis 1973 unter Verschluss Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 6
7 3. ERFORSCHUNG Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 7
8 3. Erforschung Gammastrahlen werden von der Atmosphäre absorbiert. Erforschung nur durch Weltraumteleskope möglich Der erste dafür Konzipierte Satellit war: COS-B (1975) Richtungsauflösender Detektor Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 8
9 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 9
10 3. Erforschung Compton Gamma Ray Observatory (1991) Ergebnisse Gammastrahlung kommt auch von außerhalb unserer Galaxie Isotrope Verteilung! Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 10
11 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 11
12 3. Erforschung BeppoSAX (1996) HETE-2 (2000) Nachleuchten von GRB im Röntgenbereich λ 10-8 bis m (Tage bis Wochen lang) Positionsbestimmung von GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 12
13 3. Erforschung GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 13
14 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 14
15 3. Erforschung SWIFT (2004) Kurzlebige GRB Noch genauere Positionsbestimmung Genaue Spektrale Analyse 2009 wurde der weiteste entfernte GRB registriert 13,1 Milliarden Lichtjahre Universum war da grade erst 640 Millionen Jahre alt Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 15
16 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 16
17 3. Erforschung Fermi Gamma-ray Space Telescope (2008) Aufbau Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 17
18 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 18
19 3. Erforschung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 19
20 4. ENTSTEHUNG Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 20
21 4.I Klassifizierung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 21
22 4.I Klassifizierung Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 22
23 4.I Klassifizierung Short - GRB < 2 s Long - GRB >2 s Verschmelzen zweier massiver Objekte Schwarze Löcher Kollabieren eines Sterns zu einen Hypernova (z.b. Schwarzes Loch) Neutronensterne Supernova (z.b. Neutronensterne,) Kein Nachleuchten! Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 23
24 4.II Modelle - Long GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 24
25 4.II Modelle - Long GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 25
26 4.II Modelle - Long GRB Magnetohydrodynamik (MHD) Plasmen in Magnetfeldern Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 26
27 4.II Modelle - Long GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 27
28 4.II Modelle - Long GRB Inverse Compton Effekt z.b. Elektronen Im Jet wird Materie auf c beschleunigt Geben Energie an niederenergetische Photonen ab Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 28
29 4.II Modelle - Long GRB Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 29
30 4.II Modelle - Short GRB Kollabierende Neutronensterne Lässt sich auf das Feuerballmodell zurückführen Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 30
31 4.II Modelle Gravitationswellen Lösung der Einsteinschen Feldgleichung (ART) Gravitodynamik Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 31
32 4.II Modelle - Simulationen Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 32
33 5. GEGENWART Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 33
34 5.Gegenwart Auswirkungen auf Erde Studie (2005) Ergab: Ein GRB innerhalb von 6500 Lichtjahren Zerstörung der Ozonschicht UV-B Strahlung der Sonne Zerstörung der DNA um 50% erhöht NO und NO2 in Atmosphäre(Smog) Säureregen (10 Jahr lang) Nach 15 Jahren Regeneration des Ozons Allerdings Extrem abgekühlte Erde Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 34
35 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Fachbereich Physik Gamma-Blitze aus dem Universum Christian Schmidt 35
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