gamma ray bursts - willmann gamma ray bursts gamma ray bursts blitze aus gammastrahlung ......

Download Gamma Ray Bursts -   Willmann Gamma Ray Bursts Gamma Ray Bursts Blitze aus Gammastrahlung ... S.E.Woosley and J.S.Bloom,  The Supernova-Gamma-Ray Burst Connection\,

Post on 06-Feb-2018

218 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Gamma Ray BurstsSeminar zur Astro-und Teilchenphysik

    Philipp Willmann

    Friedrich-Alexander Universitat Erlangen

    21.12.2009

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Gamma Ray Bursts

    Blitze aus Gammastrahlung

    energiereichste Ereignisse im Universum

    Dauer: Millisekunden bis Minuten

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Entdeckung - Vela

    Entdeckung 1967 durchUS-Militarsatelliten Vela

    Veroffentlichung 1973

    extraterrestrischNASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Erwartung

    Michael Richmond

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Erwartung

    Michael Richmond

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Compton Gamma-Ray Observatory

    Start 1991

    wichtigstes Instrument:BATSE (all sky survey)

    ungefahr 1 GRB pro Tagbis 2000 STS-37 Crew, Compton Science Support

    Center, NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Compton Gamma-Ray Observatory

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Compton Gamma-Ray Observatory -Ergebnisse

    isotrope Verteilung

    Entfernungsskala in der Groenordnung z = 1

    Aber: keine exakte Positionsbestimmung

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Beispiele

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Einteilung

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Einteilung

    Short GRBs

    Typ I

    Dauer < 2s

    harteres Spektrum

    1048 1050erg

    Long GRBs

    Typ II

    Dauer > 2s

    weicheres Spektrum

    1051 1053erg

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    BeppoSax

    Start 1996

    1.Beobachtung einesAfterglows (imRontgenbereich) Beobachtung auchmit Teleskopen auf derErde moglich

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Afterglow

    gesamtes Spektrum

    Dauer: bis zu Wochen

    Abfall nach Potenzgesetz

    Rotverschiebung

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Afterglow - Beispiel

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Afterglow - Spektrum

    Fynbo et al

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    BeppoSax - Ergebnisse

    Fynbo et al

    Moglichkeit Entfernung uber z genau zu bestimmen

    kosmologische Distanzen

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Swift

    Start 2004

    funkt in SekundenWarnung anBodenstationen Beobachtungsrate vonAfterglows enorm erhoht

    prazise Lokalisation vonkurzem GRB

    z = 6 Barrieredurchbrochen

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Fermi

    Start 2008

    Ziel:

    noch weiter inVergangenheit

    Einteilung?

    DLR

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Rekorde

    GRB 090423 z 8.1 600 MillionenJahre nach Big Bang

    GRB 080319B

    mit bloem Auge zu sehenEntfernung 2.3 Gpc

    GRB 910711 6ms

    GRB 940217 90min

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Ubersicht

    groe Vielfalt

    Lang - Kurz

    Afterglow

    extragalaktisch

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • GRB - Supernova

    GRB 980425

    BeppoSax

    Rontgenafterglow

    SN1998bw in Fehlerbox

    Ubereinstimmung: 1 Tag

    eingehendere Betrachtung

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    GRB - Supernova

    GRB 980326

    Supernova-Licht imAfterglow

    keinendgultigerNachweis

    Swinburne University of Technology

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    GRB - Supernova Nachweis

    GRB 030329

    spektroskopischer Nachweis - SN2003dh

    groe Ahnlichkeit zur Supernova SN1998bw

    mehrere Nachweise (z.B. GRB 031203)

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Vergleich

    guteUbereinstimmung

    gleiche Ursache

    1bc Supernova

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Ubersicht

    groe Vielfalt

    Lang - Kurz

    Afterglow

    extragalaktisch

    Verbindung langer GRBs mit Supernovae

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Energievergleich

    GRB 1048 1054 erg = 1041 1047J

    Supernova 1044 1046J

    Primarenergieverbrauch Menschheit (2007)5 1020J

    starkste Wasserstoffbombe 2 1017J

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Modelle

    Long GRB

    Wolf-Rayet Stern

    1bc Supernova

    Short GRB

    Verschmelzung zweier Neutronensterne

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Wolf-Rayet Stern

    massereicher Stern

    starke Sternwinde

    abgestoene Wasserstoffhulle 1b SN

    abgestoene Heliumhulle 1c SN

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Wolf-Rayet Stern - Carinae

    NASA

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Long GRBs - Collapsar-Modell

    Wolf-Rayet Stern (schnelle Rotation)

    Kernkollaps

    Schwarzes Loch

    Akkretionsscheibe

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Akkretionsscheibe

    Magnetohydro-dynamik

    Magnetische Krafte

    Emission entlangRotationsachse

    Jet

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Jet

    relativistische Schalen

    unterschiedliche Geschwindigkeiten

    Kollisionen Burst

    Kollision mit ISM Afterglow

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Feuerballmodell

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Simulation

    Zhang, Woosley

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Short GRBs - Vermutung

    Neutronensternverschmelzung(auch NS - Schwarzes Loch moglich)

    2 Neutronensterne

    Gravitationswellen

    Bildung kompakter Kern (schnelle Rotation)

    Schwarzes Loch

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Short GRB - Simulation

    Max-Planck-Institut fur Astrophysik

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

  • Short GRB - Simulation

    Max-Planck-Institut fur Astrophysik

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Ubersicht

    groe Vielfalt Lang - Kurz

    Afterglow

    extragalaktisch

    Verbindung langer GRBs mit Supernovae Collapsarmodell

    Kurze GRBs vermutlich durchNeutronensternverschmelzung

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Ausblick

    Short GRBs

    Einteilung

    Verbesserung Modelle

    Junges Universum

    Neutrinos

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts

    Quellen

    Klose et al,Gamma-Ray Bursts: Die starksten Explosionen im

    Universum, Physik unserer Zeit 6/2007

    Klose et al,Gamma-Ray Bursts - ein aktueller

    Forschungsschwerpunkt der Astrophysik,http://www.tls-tautenburg.de/research/klose/GRBs.german.html

    S.E.Woosley and J.S.Bloom,The Supernova-Gamma-Ray Burst

    Connection, Annu.Rev.Astron.Astropys.2006;44:507-556

    P.Meszaros,Theories of Gamma-Ray Bursts,

    Annu.Rev.Astron.Astropys.2002;40:137-169

    Fynbo et al,Low Resolution Spectroscopy Of Gamma-Ray Burst

    Optical Afterglows, The Astrophysical Journal Supplement Series,185:526-573,2009 December

    Alain Mazure and Stephane Basa, Paris 2007, Exploding Superstars

    http : //www .wissenschaft online.de/astrowissen/lexdtg .htmlhttp://www.scinexx.de/dossier-372-1.html-Nur der Urknall warstarker

    Philipp Willmann Gamma Ray Bursts