Der älteste jemals entdeckte Gammablitz war nur ein Stück Weltraumschrott

Die Galaxie GN-z11, von der Wissenschaftler glauben, dass sie die am weitesten entfernte und älteste Galaxie aller beobachteten Galaxien sein könnte, überlagert ein Bild der COODS-North-Durchmusterung.

Die Galaxie GN-z11, von der Wissenschaftler glauben, dass sie die am weitesten entfernte und älteste Galaxie aller beobachteten Galaxien sein könnte, überlagert ein Bild der COODS-North-Durchmusterung. (Bildnachweis: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University) und G. Illingworth (University of California, Santa Cruz))



Manchmal ist ein Blitz nur ein Zufall.



Ein Signal, von dem Wissenschaftler zunächst glaubten, dass es die bahnbrechende Entdeckung eines Gammastrahlenausbruchs aus der ältesten bekannten Galaxie des Universums war, war tatsächlich eine Reflexion des Sonnenlichts von einer verbrauchten Raketenstufe in der Erdumlaufbahn, wie ein neues Papier herausgefunden hat.

Die enttäuschende Schlussfolgerung stammt von einem Team polnischer Wissenschaftler nach einer Diskussion mit mehreren Teams über den Ursprung der zufälligen Sichtung eines der zwei Keck-Teleskope auf Hawaii im Jahr 2017. Während sich frühere Diskussionsbeiträge auf die Wahrscheinlichkeit konzentrierten, einen Satelliten zu sehen Im Vergleich zu einem extrem seltenen Gammablitz gelang es dem polnischen Team, das genaue Objekt aufzuspüren, das den Blitz verursachte – eine verbrauchte Breeze-M-Oberstufe einer russischen Proton-Rakete.



'Wir haben unsere Berechnungen mit drei anderen öffentlich verfügbaren Bahnberechnungssoftware verglichen', sagte Michal Michalowski, Astronom an der Adam-Mickiewicz-Universität in Polen und Hauptautor der neuen Studie, gegenüber demokratija.eu.

Was genau hat das Keck-Teleskop gesehen und wie kann man sogar den stärksten Lichtblitz im Universum Milliarden von Lichtjahren entfernt stattfindet, weil Sonnenlicht von einem Stück Weltraumschrott reflektiert wird?

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Eine zufällige Sichtung



Das Team hinter der ursprünglichen Beobachtung unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Peking in China machte sich daran, eine der ältesten Galaxien des Universums zu untersuchen. Bekannt als GN-z11 , die Galaxie ist mehr als 13 Milliarden Lichtjahre entfernt von Erde . Das bedeutet, dass Teleskope es nur so sehen können, wie es etwa 420 Millionen Jahre später aussah der Urknall , als das Universum noch sehr jung war.

Das Team verwendete einen Nahinfrarot-Spektrographen namens MOSFIRE, der an einem der Keck-Teleskope montiert war. Anstatt Bilder aufzunehmen, misst der Spektrograph die Helligkeit eines Himmelsobjekts bei bestimmten Lichtwellenlängen. Das Team nahm dreiminütige Messungen von GN-z11 vor, als plötzlich die Galaxie aufleuchtete. Innerhalb der nächsten drei Minuten war das Signal jedoch wieder normal.

Nachdem sie andere Möglichkeiten ausgeschlossen hatten, kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die plötzliche Aufhellung ein Gammablitz gewesen sein muss, der hellste und energiereichste Lichtblitz im Universum, von dem angenommen wird, dass er durch Explosionen massereicher Sterne am Ende ihres Lebens erzeugt wird Astronomen nennen Supernovae. Nur wenige Sekunden andauernde Gammablitze überstrahlen kurzzeitig alles andere im umgebenden Kosmos. Aber ihre Herkunft war bisher schwer zu verfolgen.



Die Mannschaft veröffentlichte ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Astronomy im vergangenen Dezember. Die Entdeckung schien eine große Sache zu sein. Wissenschaftler haben noch nie einen Gammastrahlenausbruch in einer so alten Galaxie beobachtet, und ein solcher würde neue Informationen über das frühe Universum enthüllen.

Zu schwer fassbar

Bald begannen jedoch andere Astronomen, die Ergebnisse in Frage zu stellen, und zwei Papiere veröffentlicht am Montag (4. Oktober) in der Zeitschrift Nature Astronomy, was schief gelaufen ist.

In einem argumentierten Charles Steinhardt, außerordentlicher Professor für Astronomie an der Universität Kopenhagen in Dänemark, und seine Kollegen, dass die Aufhellung wahrscheinlich eher durch ein Objekt im Erdorbit als durch die zufällige Sichtung eines seltenen Gammastrahlenausbruchs verursacht wurde. Der Grund: Wahrscheinlichkeit.

'Die Wahrscheinlichkeit, einen solchen Gammablitz einzufangen, ist unglaublich gering, etwa 1 zu 10 Milliarden', sagte Steinhardt gegenüber demokratija.eu.

Astronomen schätzen, dass Satelliten zwar etwa einen Gammablitz pro Tag wahrnehmen, aber ungefähr 500 im gleichen Zeitraum auftreten. In den meisten Fällen haben Wissenschaftler jedoch keine Ahnung, von welchen Galaxien diese Ausbrüche stammen.

'Die großen Gammastrahlen-Teleskope, mit denen wir Gammastrahlen nachweisen, sagen einem nur, dass ein Burst ausgelöst wurde, und geben einen groben Bereich des Himmels an, in dem das passiert ist', sagte Steinhardt. „Wenn Sie die genaue Galaxie wissen wollen, müssten Sie ein optisches Teleskop schnell genug auf diese Region richten, um den Blitz einzufangen und seine Quelle zu finden. Dafür haben Sie aber nur maximal 100 Sekunden Zeit.“

Künstlerische Darstellung des Gammastrahlenausbruchs.

Künstlerische Darstellung des Gammastrahlenausbruchs.(Bildnachweis: NASA)

Die Chancen

Einen Gammablitz in der ältesten bekannten Galaxie während einer zufälligen Bildgebungskampagne einzufangen, schien ein bisschen zu viel Glück zu haben. Steinhardt und seine Kollegen suchten daher nach anderen Erklärungen, unter anderem nach der Überlegung der vom chinesischen Team ausgeschlossenen. Die Wissenschaftler durchsuchten die MOSFIRE-Archive und fanden Dutzende ähnlicher Vorkommnisse in anderen Beobachtungen.

'Als wir uns das Signal der Aufhellung ansahen, sah es tatsächlich aus wie keiner der 10.000 zuvor entdeckten Gammablitze', sagte Steinhardt. „Es sah eher aus wie ein typischer Stern, zum Beispiel unsere Sonne. Das könnte also alles umfassen, was Sonnenlicht reflektiert.'

In der Originalarbeit behauptete das chinesische Team, eine Reflexion von einem Satelliten könne die Aufhellung nicht verursacht haben. Die Wissenschaftler schrieben, dass sie die verfügbaren Orbitalinformationen bekannter Satelliten und Trümmerteile überprüft und kein Objekt gefunden haben, dessen Flugbahn der Sichtung entsprochen hätte. Die Astronomen schrieben auch, dass es äußerst unwahrscheinlich sei, dass ein Satellit oder ein Trümmerstück solche Beobachtungen stört. Aber die Ergebnisse von Steinhardt und seinen Kollegen geben eine günstigere Wahrscheinlichkeit für einen solchen Vorfall – etwa einen von 1.000.

'Wenn Sie eine Wahrscheinlichkeit haben, einen Satelliten wie diesen von 1.000 zu fangen, gegenüber einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu einer Milliarde, einen Gammablitz zu fangen, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie einen Satelliten gefangen haben, eindeutig 1 Million Mal höher', sagte Steinhardt.

Bilder von optischen Teleskopen von Spuren durchzogen der umlaufenden Satelliten standen in letzter Zeit im Rampenlicht, da Astronomen Einschränkungen für Satelliten-Megakonstellationen fordern, wie z SpaceX 's Starlink Internet-Beaming-Projekt. Die Abstriche sind offensichtlich und ihre Quelle unverkennbar. Bei spektroskopischen Messungen ist das Herausfiltern des Rauschens jedoch viel schwieriger.

Den Täter aufspüren

'Das ist in der Spektroskopie sehr schwer zu unterscheiden', sagte Michalowski. „Der Spektrograph nimmt das Licht durch einen sehr schmalen Spalt auf. Der Satellit ist außerhalb des Spalts und dann ist er plötzlich für einen sehr kurzen Moment darin, es führt keine Spur dorthin.'

Michalowski und sein Team, angespornt von Steinhardts Schätzungen, sind der tatsächlichen Quelle der Aufhellung auf die Spur gekommen, indem sie die öffentlich zugängliche Space-Track-Datenbank von Objekten im Orbit durchsuchten. Die Breeze-M-Oberstufe, die die Erde in einer stark elliptischen Umlaufbahn umkreiste, war genau zur richtigen Zeit am richtigen Ort, sagte Michalowski

Interessanterweise hatte das chinesische Team diese Raketenstufe ursprünglich aufgrund von Berechnungen mit dem webbasierten astronomischen Rechner namens Calsky ausgeschlossen. Aber Michalowski ist zuversichtlich, dass ihre Berechnungen falsch waren.

'Es ist schwer zu sagen, warum die ursprüngliche Berechnung anders war', sagte er. „Die Software, die das Team verwendet hat, ist jetzt nicht mehr verfügbar, so dass es unmöglich ist, das zu reproduzieren. Unsere Berechnungen stimmen mit vier anderen überein, daher sind wir ziemlich zuversichtlich, dass wir es richtig gemacht haben.'

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Ein wachsendes Problem in der Astronomie

Das Rätsel zeigt ein wachsendes Problem in der Astronomie: Die zunehmende Zahl von Satelliten und Weltraumschrottobjekten im Orbit stört astronomische Beobachtungen und die Erforschung des Universums. Eine kürzlich durchgeführte Studie schätzt, dass bis zu 40% der astronomischen Beobachtungen mit Weitfeldteleskopen ruiniert werden könnten, nachdem SpaceX alle derzeit geplanten 12.000 Satelliten seiner Starlink-Konstellation eingesetzt hat.

Die Lösung, so Michalowski, ist nicht einfach. 'Es gibt schon jetzt unzählige Beispiele, bei denen Satelliten Bilder kreuzen, und es wird nur noch schlimmer', sagte Michalowski. 'Die einzige Lösung besteht darin, diese Satelliten zu beobachten und ihre Umlaufbahnen genauer zu bestimmen, damit wir einen sehr präzisen Katalog erstellen können, der uns hilft, zu sagen, ob es sich tatsächlich um ein astronomisches Ereignis oder einen vorbeiziehenden Satellit handelt.'

Steinhardt stimmte zu. „Wenn wir eine gute Datenbank hätten, wenn wir gewusst hätten, dass ein Satellit oder ein Trümmerstück in dieser bestimmten Sekunde durch diesen Teil des Himmels fliegen würde, hätten wir die Beobachtungen für diese Sekunde gestoppt und darauf gewartet, dass sie vorbeigeht.“ , und dann die nächste Aufnahme gestartet“, sagte er. 'Der Grund dafür ist, dass wir im Moment nicht die richtige Datenbank oder das richtige Toolkit haben.'

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