Wie naar de ruimte kijkt, kijkt door een gekleurde bril. Met het blote oog zie je alleen het piepkleine stukje van het elektromagnetische spectrum waar wij gevoelig voor zijn. Dat is echter maar een fractie van de enorme hoeveelheid straling die ons vanuit de ruimte bereikt. Kijkers die gevoelig zijn voor infrarood, microgolven, röntgen- en radiostraling hebben al baanbrekende geheimen uit het heelal aan het licht gebracht. Met de Fermi-satelliet komt daar nu voor het eerst een echte scherpe blik in één van de meest extreme lichtkleuren bij: deze satelliet meet gammastraling uit het heelal.
De Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST) cirkelt sinds 11 juni 2008 in een baan om de aarde. Hij is vernoemd naar de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi, die onder andere onderzoek deed naar radioactiviteit. Dat is het gebied waar gammastraling voor het eerst ontdekt werd: het is hoog-energetische straling die bij radioactief verval vrij kan komen.
De FGST is geen klassieke telescoop met lenzen en spiegels. Zijn meetapparaat bestaat uit veertien kristallen detectoren die samen de superhete gammafotonen opvangen. De FGST draait langzaam rondjes om zijn as, waardoor hij in zijn baan om de aarde elke drie uur de hele hemel afspeurt.
Elektromagnetisch spectrum
Tot het jaar 1800 dachten mensen dat de kleuren licht die we kunnen zien de enige mogelijke kleuren zijn. De ontdekking van infrarood licht door William Herschel bracht daar verandering in en nu weten we dat zichtbaar licht maar een piepkleine fractie is van alle soorten licht -of elektromagnetische straling- die er zijn.
Elektromagnetische straling bestaat uit trillingen van een aan elkaar gekoppeld elektrisch en magnetisch veld die zich met een richting voortplanten. De ‘kleur’ van het licht wordt bepaald door zijn golflengte: hoe sneller de golf trilt, hoe korter de golflengte. Zichtbaar licht heeft golflengtes tussen de 400 en 700 nanometer. Een golflengte van 400 nanometer hoort bij violet, kortere golflengtes noemen we ultraviolet. Rood licht heeft een golflengte van 700 nanometer, langere golven heten infrarood. Eigenlijk heb je dan het hele spectrum al benoemd, maar toen stralingssoorten werden ontdekt met extreem korte of extreem lange golflengtes zijn de gebieden links en rechts van het zichtbare lichtspectrum nog iets preciezer opgedeeld. De kortste golflengte hoort bij gammastraling, gevolgd door röntgen, ultraviolet, zichtbaar licht, infrarood, microgolven en radiogolven.
Radioactiviteit en kosmische doodskreten
Gammastraling werd in 1900 ontdekt bij het radioactief verval van radium. Dat is nog steeds de bekendste vorm van gammastraling, met name omdat deze straling kanker kan veroorzaken maar ook gebruikt kan worden om kanker te behandelen. In de jaren ‘50 berekenden astronomen dat deze vorm van straling niet alleen op kleine schaal op aarde voor zou komen. Bij wisselwerking tussen kosmische straling en interstellair gas moet bijvoorbeeld heldere gammastraling vrijkomen. Ook bij supernova-explosies wordt gammastraling geproduceerd. Het zou, kortom, een hele interessante nieuwe ’kleur’ zijn om de ruimte in te bekijken. Eén nadeel: gammastraling komt niet door de dampkring heen.
Pas in de jaren ‘60 en ’70 werden er interessante waarnemingen van gammastraling uit het heelal gedaan. Een aantal militaire satellieten pikte korte, heldere flitsen van gammastraling op. Een paar seconden tot een paar minuten lang werd de gammakleurige hemel compleet gedomineerd door zo’n flits, daarna verdween hij voorgoed. Het verschijnsel kreeg de naam gamma ray burst. Het bleek te gaan om superzware sterren die tot een explosief einde komen: een supernova-explosie waarbij een zwart gat wordt gevormd. De gammaflitsen die daarbij ontstaan zijn heel helder en vooral heel sterk één kant op gericht, waardoor een gammaflits uit de verste uithoeken van het heelal ook hier op aarde heel duidelijk meetbaar kan zijn.
Superbellen
De Fermi-telescoop is voortdurend op zoek naar gammaflitsen, maar speurt ook naar andere vormen van kosmische gammastraling. Zo maakten onderzoekers een opname van onze Melkweg in het gamma-gebied. Daarbij bleek maar weer eens hoe beperkt onze ogen zijn: behalve een mooie platte schijf waarin de zon en miljarden andere sterren ronddraaien bestaat de Melkweg ook uit een zandlopervormige structuur van gammastraling. De twee enorme bellen die boven en onder het centrum van de Melkweg verrijzen waren compleet onverwacht en stellen astronomen voor een nieuw raadsel.
De bellen hebben een doorsnede van 25.000 lichtjaar en beslaan daarmee de helft van de zichtbare hemel. Volgens de ontdekkers kunnen ze miljarden jaren oud zijn. Waar ze vandaan komen is niet helemaal duidelijk: de hoofdverdachten zijn een gigantische supernova-explosie waarvan dit de resten zijn, of een periode waarin in een onvoorstelbaar hoog tempo nieuwe sterren zijn ontstaan. Meer gedetailleerde metingen, zowel van gammastraling als van andere kleuren elektromagnetische straling, moeten de komende jaren meer duidelijkheid geven over de herkomst van de gigantische bellen.
Meer over gammastraling:
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/gammastraling/gamma-ray-burst/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}