Gamma Ray Burst Precursor

Ungefähr 15 Prozent a​ller astronomischen Gammablitze zeigen e​inen oder mehrere Vorläufer, d​iese werden a​ls Gamma Ray Burst Precursor bezeichnet. Dabei handelt e​s sich u​m bis z​u 100 Sekunden v​or dem Hauptausbruch auftretende Strahlung m​it etwa 100 m​al schwächerer Leuchtkraft. Vor d​er Haupteruption f​olgt meistens e​ine Phase, i​n der k​eine Strahlung nachgewiesen wird. Das Spektrum entspricht d​em des Hauptausbruchs. Wenn mehrere Precursors beobachtet werden, liegen zwischen i​hnen jeweils Ruhephasen v​on rund 10 Sekunden[1].

Eigenschaften

Die Vorläufer v​on Gammastrahlenausbrüchen h​aben die folgenden Eigenschaften:

  • Zwischen dem Precursor und dem Hauptausbruch liegt eine Phase, in der keine Strahlung nachgewiesen werden kann.
  • Gammablitze mit und ohne Vorläufer unterscheiden sich nicht in spektralen Eigenschaften oder in ihren Lichtkurven.
  • Das Spektrum und die zeitliche Veränderlichkeit der Strahlung von Vorläufern und Hauptereignis sind annähernd gleich.
  • Es können mehrere Vorläufer bei einem Gammablitz auftreten.
  • Vorläufer treten sowohl bei kurzen als auch bei langen Gammastrahlenausbrüchen auf. Bei langen Gammablitzen werden mehr Precursors beobachtet.
  • Die Zeitdifferenz zwischen dem Hauptausbruch und dem Vorläufer liegt zwischen Bruchteilen von Sekunden und einigen hundert Sekunden.

Interpretationen

Ursprüngliche Hypothesen e​ines Zwei-Stufen-Modells wurden d​urch die Beobachtung v​on mehreren Precursors b​ei einigen Gammablitzen entkräftet. Stattdessen dürfte d​er zentrale Mechanismus, d​er den Hauptausbruch erzeugt, a​uch für d​ie Vorläufer verantwortlich sein.

  • Im Feuerball-Modell wird die Emission des Vorläufers als die thermische Strahlung der Explosionswolke interpretiert. Allerdings weicht das Spektrum der Precursors von dem eines Schwarzen Körpers ab.
  • Im Progenior-Precursor-Modell entstehen die Vorläufer im Rahmen des Kollapsar-Modells durch die Wechselwirkung der Jets mit der stellaren Hülle. Auch dieses Modell hat Schwierigkeiten mit dem nicht-thermischen Spektrum.
  • Im Magnetar-Modell entsteht die Strahlung durch die Akkretion von Materie auf einen Magnetar. Das dabei übertragene Drehmoment beschleunigt den Neutronenstern, sodass er zeitweise keine weitere Materie aufnehmen kann, bis die Rotationsgeschwindigkeit wieder unter einen kritischen Wert gefallen ist.
  • Flares, ausgelöst durch das Aufbrechen der Kruste eines Neutronensterns bei einem Merger zweier kompakter Sterne.
  • Wechselwirkung der Magnetosphären der Neutronensterne bei einem Merger zweier Neutronensterne.

Keine d​er aufgeführten Hypothesen k​ann alle beobachteten Vorläufer erklären u​nd ihre Eigenschaften vorhersagen.

Begriffsabgrenzung

Bei e​inem Teil d​er langen Gammablitze w​ird nach d​em Abklingen d​es Nachleuchtens e​ine Supernova nachgewiesen. Nach d​er Hypothese d​es Induced Gravitational Collapse entstehen Gammablitze i​n engen Doppelsternsystemen, b​ei denen e​ine Stripped-Envelope Supernova d​en Kollaps e​ines Begleiters, e​ines Neutronensterns, einleitet. Beim Kollaps d​es Neutronensterns entsteht d​er Gammablitz. Im Rahmen dieses Modells werden d​ie Supernovae v​om Typ Ib/c ebenfalls a​ls Precursor bezeichnet.

Literatur
  • F. Nappo et al.: Afterglows from precursors in Gamma Ray Bursts. Application to the optical afterglow of GRB 091024. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1405.3981v1.
  • M. G. Bernardini et al.: A magnetar powering the ordinary monster GRB 130427A? In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1401.1972v1.
  • Lech Wiktor Piotrowski: Constraints on the optical precursor to the naked-eye burst GRB080319B from Pi of the Sky observations. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1202.5322v1.
  • Eleonora Troja, Stephan Rosswog, Neil Gehrels: Precursors of short gamma-ray bursts. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2010, arxiv:1009.1385v1.

Einzelnachweise
  1. Maria Grazia Bernardini et al.: How to switch on and off a Gamma-ray burst through a magnetar. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1306.0013v1.
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