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16.10.2017:
Beginn der Multi-Messenger-Astrophysik

Das linke Bild zeigt die den Fehlerbereich des Gravitationswellen-Ereignisses (Farbe) und des Gammastrahlen-Ausbruchs (Konturen), die Kreise zeigen an, wann H.E.S.S. wo Daten genommen hat. Der Bereich um SSS17a (das optische Signal) wurde von H.E.S.S. auf der Basis von Galaxienkarten bereits vor der optischen Identifikation als wahrscheinliche Quelle eingestuft und daher als erstes beobachtet. Rechts die mit dem großen H.E.S.S.-Teleskop in diesem Bereich gemessene Gammastrahlung.

Das 28-m-Teleskop in der Mitte zwischen den vier kleineren 12-m-Teleskopen war mit seiner niedrigen Energieschwelle für die Messungen besonders wertvoll. (© C. Föhr, MPIK)

Am 17. August 2017 haben die Gravitationswellen-Detektoren Advanced Ligo und Advanced Virgo zum ersten Mal ein Signal vom Verschmelzen zweier Neutronensterne registriert. Unabhängig davon hat der Fermi-Satellit etwa zwei Sekunden nach dem Eintreffen der Gravitationswelle einen Ausbruch weicher Gammastrahlen gemeldet. Astronomen gelang es, diese aufregende Entdeckung durch Beobachtungen in mehreren Bereichen des elektromagnetischen Spektrums zu ergänzen. Sie fanden im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Licht Emissionen, die bald wieder abklangen und vermutlich aus dem Zerfall radioaktiver Elemente stammten, die beim Verschmelzen der Neutronensterne erzeugt wurden. Röntgen- und Radioemissionen zeigten sich erst Tage und Wochen später. Diese äußerst erfolgreiche Beobachtungskampagne markiert den Beginn der echten „Multi-Messenger-Astrophysik“.

Auch H.E.S.S., das auf solche Ereignisse vorbereitet ist, hat sich an der Kampagne beteiligt und konnte bereits rund 5 Stunden nach dem Gravitationswellen-Ereignis nach einem Gegenstück im höchstenergetischen Gammalicht suchen. Obwohl das Gravitationswellen-Signal von drei Interferometern bemerkt wurde, war der in Frage kommende Himmelsbereich recht groß. H.E.S.S. musste deshalb mehrere Richtungen innerhalb dieses Bereichs anpeilen. Die erste davon, die aufgrund von Galaxienkarten als die wahrscheinlichste galt, fällt mit dem einige Stunden später identifizierten optischen Signal zusammen. H.E.S.S. hat somit als erstes bodengebundenes und gerichtet beobachtendes Instrument Daten dieses Objekts gesammelt – und es noch einige Nächte lang weiter observiert. Allerdings zeigte es im Energiebereich zwischen 270 GeV und 8,55 TeV keine signifikante Gammastrahlen-Emission. Die daraus abgeleiteten Obergrenzen für den Fluss von höchstenergetischen Photonen liefern zum ersten Mal Einschränkungen für die nicht-thermische hochenergetische Emission unmittelbar nach dem Verschmelzen zweier Neutronensterne.

Wie H.E.S.S. haben auch alle anderen satelliten- wie bodengebundenen Gammastrahlen-Observatorien kein Signal gefunden – außer dem sehr kurzen Ausbruch.

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Originalpublikationen:

TeV Gamma-Ray Observations of the Binary Neutron Star Merger GW170817 with H.E.S.S., H.E.S.S. Collaboration,  arXiv:1710.05862

Multi-Messenger Observations or a Binary Neutron Star Merger, LIGO Scientific Collaboration, VIRGO Collaboration and Partner Astronomy Groups,  arXiv:1710.05833

High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.)

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Kontakt:

Prof. Dr. Werner Hofmann, MPIK
Tel.: 06221 516330
E-Mail:  werner.hofmann(at)mpi-hd.mpg.de

Max-Planck-Gesellschaft

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