Advanced Photometric Studies of Gamma-ray Burst Afterglows
Translated title:
Detaillierte photometrische Untersuchungen des Nachleuchtens von Gammastrahlen Blitzen
Author:
Krühler, Thomas Christian
Year:
2009
Document type:
Dissertation
Faculty/School:
Fakultät für Physik
Advisor:
Greiner, Jochen (Priv.-Doz. Dr.)
Referee:
Greiner, Jochen (Priv.-Doz. Dr.); von Feilitzsch, Franz (Prof. Dr.)
Language:
en
Subject group:
PHY Physik
Abstract:
Gamma-ray Bursts (GRBs) are cosmic, stellar explosions, that emit a typical amount of energy of 10^{51}~erg in gamma-rays on short timescales of 0.1 to 100 seconds. This energy is released via shocks in ultra-relativistic jets and makes GRBs the most luminous objects in the Universe after the Big Bang. The prompt emission in gamma-rays is followed by a longer lasting afterglow, which can be detected in all wavelengths ranges up to several days after the explosion. The large energy release and high luminosity of GRBs and their afterglows make them ideal probes for studies of the early Universe and the cosmic evolution. This PhD thesis describes the basic principles and scientific application of a new measurement technique designed for detailed studies of GRB afterglows. The Gamma-Ray burst Optical/Near-infrared Detector (GROND) is a seven-channel imager, capable of simultaneous observations in seven broad band filters in the optical and the near-infrared wavelength regime (380~nm - 2400~nm). The thesis describes instrumental details about GROND and scientific applications on the basis of observations obtained for different afterglows.
Translated abstract:
Gammastrahlen Blitze (GRBs) sind kosmische Sternenexplosionen, die auf kürzesten Zeitskalen (0,1 bis 100 Sekunden) enorme Energien von etwa 10^{51}~erg über Photonen im Bereich der Gamma-Strahlung abgeben. Damit stellen GRBs die energiereichsten Explosionen im Universum nach dem Urknall dar. Diese Energie wird über Synchrotronstrahlung von Elektronen in Stoßwellen eines Jets, dem gerichteten Ausstoß hoch-relativistischer Teilchen, erzeugt. Der prompten Gamma-Strahlung eines GRBs folgt das sogenannte Nachleuchten, eine über mehrere Tage abfallende Emission von Photonen in sämtlichen Energiebereichen des elektromagnetischen Spektrums. Durch die enorme Helligkeit von GRBs und ihres Nachleuchtens sind sie ausgezeichnete Proben des frühen Universums, und können dazu benutzt werden, dessen Entwicklung seit der ersten Sternengeneration zu untersuchen.
Die vorliegende Dissertation beschreibt die wissenschaftlichen Grundlagen und Anwendungsbereiche eines Messverfahrens, welches entwickelt wurde, um detailiert das Nachleuchten von GRBs zu untersuchen. Der Gamma-Ray burst Optical/Near-infrared Detector (GROND) ist eine astronomische Kamera, welche simultan in sieben verschiedenen Filterbändern beobachtet, und damit den kompletten Spektralbereich des sichtbaren Lichtes bis zu nah-infraroten Wellenlängen (380~nm - 2400~nm) abdeckt. Die vorliegende Arbeit beschreibt Einzelheiten des Messverfahrens und die wissenschaftliche Anwengung basierend auf GROND Beobachtungen des Nachleuchtens verschiedener GRBs.
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