Je leest:

Korte gammaflitsen thuisgebracht

Korte gammaflitsen thuisgebracht

Auteur: | 16 december 2005

Een internationaal team van sterrenkundigen heeft de oorsprong van korte gammaflitsen opgehelderd. Door snel reageren op zo’n extreem heldere explosie in het verre heelal konden ze de bron van de gammaflits opsporen: een neutronenster die wordt opgeslokt door een nabij zwart gat. Edo Berger en collega’s beschrijven hun onderzoek in het Britse blad Nature van 15 december.

Toen NASA’s gammaflitsjager Swift op 24 juli 2005 de hemel in lichterlaaie zag door een gammaflits, vloog het bericht de wereld rond. De gammaflits GRB 050724 duurde een paar duizendste seconden, maar was toen wel de helderste bron van die meest energieke stralingsvorm aan de hemel. Na de uitbarsting gloeit een gammaflitser nog na op minder energieke golflengten: in röntgenstraling, zichtbaar licht en infraroodstraling is hij nog dagen zichtbaar.

Derek Fox maakte opnames van GRB 050709’ met de Hubble ruimtetelescoop. Een maand na de uitbarsting waren ook de nagloeiende resten niet meer zichtbaar. De gammaflits staat in de linkeronderkant van zijn thuis-sterrenstelsel. De beelden zijn 5,6 , 9,8 , 18,6 en 34,7 dagen na de uitbarsting genomen. Derek Fox / Pennsylvania State University Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

In zichtbaar licht en infraroodstraling is het veel makkelijker de oorsprong van een gammaflits op te sporen. Edo Berger en zijn collega’s richtten daarom de Magellan-telescopen van het Carnegie Observatorium en begonnen licht te verzamelen. Al snel hadden ze de nagloeiende resten van de explosie in het vizier. Die staan op 3,5 miljard lichtjaar in een dood sterrenstelsel, waarin in geen miljarden jaren sterren zijn ontstaan. Berger: “Toen de beelden in het holst van de nacht binnenkwamen was ik verbijsterd.”

Berger’s verbazing is best te begrijpen: langere gammaflitsen zijn al in 2003 overtuigend herleid naar jonge, zware sterren die maar een paar miljoen jaar oud worden. Als die zware sterren elk maar vijftig jaar oud werden, was de laatste ster in het stelsel van GRB 050724 al in de tijd van de Neanderthalers, 50.000 jaar terug, overleden. Geen schijn van kans dus dat deze gammaflits de doodskreet van een zware ster was. Hoe ontstond hij dán?

Drie opnames van GRB 050724 en het sterrenstelsel waarin hij ontstond. De rode kleur van het stelsel (in de middelste afbeelding geïsoleerd) wijst erop dat er al lange tijd geen nieuwe sterren meer zijn geboren. bron: Edo Berger / Carnegie Observatories

Volgens Berger is er maar één verklaring. Het energieprofiel van GRB 050724 past prachtig bij simulaties van een zwart gat dat een neutronenster oppeuzelt. Dat kan gebeuren als twee zware sterren tijdens hun leven om elkaar heen draaiden in een dubbelster; na hun dood storten ze in tot kleine, loeizware voorwerpen als zwarte gaten en neutronensterren. In de loop der tijd gaan ze steeds dichter bij elkaar draaien, tot de intense zwaartekracht van het zwarte gat de neutronenster uit elkaar scheurt. Kort daarna vallen de restanten in het zwarte gat en stralen tijdens de trip naar beneden helderder dan duizenden zonnen.

Andere scenario’s, zoals twee botsende neutronensterren, passen veel minder goed bij de waarnemingen. Berger’s team zag de gammaflits ongewoon lang nagloeien, teken dat er over een lange periode materiaal van de ene dubbelsterpartner op de andere viel. Sterrenkundigen hebben berekend dat alleen een zwart gat een neutronenster aan stukken kan scheuren; een andere neutronenster is er domweg niet sterk genoeg voor.

Afbeelding uit NASA-animatie van een zwart gat dat zijn begeleidende neutronenster aan stukken trekt. De animatie is bij de links te vinden. bron: Dana Berry, Skyworks Digital / NASA

Gammaflitsen werden al in 1967 ontdekt door de Amerikaanse Vela-satellieten. Die moesten controleren of de Soviet-Unie geen geheime en verboden kernwapenproeven deed in de ruimte. In plaats daarvan pikten ze regelmatig extreem heldere flitsen gammastraling op. Die duurden erg kort en de bronnen stonden over de hele hemel verspreid. Extra metingen in de jaren na die eerste ontdekking toonden aan dat gammaflitsers in andere, verre sterrenstelsels staan en zóveel energie uitstralen dat ze over de complete lengte van het universum te zien zijn. In een paar milliseconden of minuten produceert een gammaflits méér energie dan onze zon in haar hele leven van 10 miljard jaar zal uitstralen! Welk proces zoveel energie vrijmaakt bleef lang onduidelijk.

Pas sinds een paar jaar zijn satelliettelescopen goed genoeg om een ontploffende gammaflits op heterdaad te betrappen. Lange gammaflitsen die een paar minuten lang stralen worden volgens sterrenkundigen aangedreven door een ontploffende ster die tientallen keren zo zwaar is als de zon. Aan het eind van zijn leven stort de kern van zo’n ster in tot een zwart gat. Terwijl het de buitenlagen van de ster opslurpt, jaagt dat gat een deel van het materiaal op tot vlakbij de lichtsnelheid. Door botsingen en schokgolven komt energie vrij, die wordt uitgestraald als gammastraling.

Met de waarnemingen van Edo Berger hebben astronomen aangetoond dat korte gammaflitsen net als hun lange collega’s samenhangen met zwarte gaten. Maar waar een lange flits ontstaat tijdens de geboorte van een zwart gat, gaat een korte flits pas af als een zwart gat een partner opeet.

Kennislinkartikelen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 december 2005
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.