Je leest:

Oorsprong gammaflitsen bekend

Oorsprong gammaflitsen bekend

Auteur: | 19 juni 2003

Een gammaflitser zendt in een paar seconden meer energie uit dan de zon in zijn hele leven. Tot voor kort wisten sterrenkundigen niet zeker welk proces zoveel energie vrijmaakt. Samenwerking tussen satellieten en een netwerk van grondtelescopen heeft dat raadsel eindelijk opgehelderd.

Een gammaflits zendt in een paar seconden meer energie uit dan de zon in zijn hele leven. Tot voor kort wisten wetenschappers niet zeker welk proces zo ontzettend veel energie vrijmaakte. Samenwerking tussen satellieten en een netwerk van grondtelescopen heeft dat raadsel eindelijk opgehelderd: gammaflitsen zijn de doodskreet van superzware sterren. Op 19 juni publiceerden de onderzoekers hun resultaten in het prestigieuze blad Nature.

Artist’s impression van een gammaflits. bron: ESA

Waarnemingen

Op 29 maart 2003 zag de High Energy Transient Explorer 2-satelliet HETE-II een gammaflits in het sterrenbeeld Leeuw. Dat was pas het begin van de zoektocht: zo snel mogelijk werd de positie doorgegeven aan grondtelescopen. Na 90 minuten vonden telescopen in Australië en Japan een in het zichtbaar licht nagloeiend restant. Een etmaal later produceerden sterrenkundigen van het ESO (European Southern Observatory) Paranal Observatory in Chili een eerste spectraalmeting van de bron. Dat leverde een afstandsbepaling van 2650 miljoen lichtjaar op.

De nagloeiende gammaflits is in dit plaatje goed te zien. De ellipsen onderin de afbeelding zijn sterrenstelsels. bron: ESO

De rest van de maand april deed de Gamma-Ray Burst Afterglow Collaboration at ESO (GRACE), een internationaal team van sterrenkundigen, waarnemingen aan de nagloeiende rest van de gammaflitser. Dat leverde een spectrumbepaling van ongeëvenaard detail op. Elke lichtbron geeft zijn eigen ‘vingerafdruk’ mee aan zijn licht: sommige frequenties dragen meer energie dan andere, op andere frequenties zendt de bron juist helemaal niets uit.

In de loop van april kwam uit het spectrum van de gammaflitser langzaam maar zeker het karakteristieke signaal van een hypernova naar voren. Hypernova’s zijn extreem krachtige supernova’s, waarbij een ster van meer dan 25 zonsmassa’s in een grote explosie aan zijn einde komt. De GRACE-onderzoekers zijn de eersten ter wereld die het verband tussen hypernova’s en gammaflitsen zo duidelijk hebben aangetoond.

Eerste ontdekking van gammaflitsers

Gammaflitsers werden in 1967 ontdekt door Amerikaanse spionagesatellieten die het kernwapenverdrag met de Soviet Unie controleerden. Die satellieten namen regelmatig zeer heldere flitsen van gammastraling waar. Al snel werd duidelijk dat de flitsen niet van de aarde of de zon kwamen. In de loop der jaren bleek dat de gammaflitsen eerlijk over de hemel verdeeld zijn. Dat kon betekenen dat de flitsen uit een ‘halo’ van onze melkweg komen, maar ook dat ze van veel en veel verder afkomstig zijn. In dat laatste geval moet een gammaflits enorm veel energie produceren om van zover zichtbaar te zijn. Astronomen konden het er lang niet over eens worden waar gammaflitsen nou precies vandaan komen. Dat komt ironisch genoeg doordat ze zo slecht zichtbaar zijn.

Een gammaflits zendt bijna al zijn energie uit in gammastraling en energieke röntgenstraling. Dat betekent dat de bron met een telescoop voor zichtbaar licht maar moeilijk te vinden is. Bovendien duren gammaflitsen kort – tussen de 30 milliseconden en de 1000 seconden. Om het in het zichtbare licht nagloeiende restant van de bron te vinden moeten sterrenkundigen snel en nauwkeurig samenwerken. Als één van de speciale satellieten een flits opmerkt, wordt dat wereldwijd bekend gemaakt. Met grote telescopen op aarde zoeken onderzoekers dan op de aangewezen plek aan de hemel naar een bron in het zichtbare licht. Het GRACE-team maakte gebruik van de VLT (Very Large Telescope) te Chili, die bestaat uit vier grote telescopen waarvan het licht wordt gebundeld.

Tijd voor theorie

Met de zekerheid dat hypernova’s gammaflitsen produceren kunnen sterrenkundigen uit gaan rekenen hoe een zware ster – die in een normale supernova zijn energie besteedt aan het naar buiten werpen van zijn buitenste lagen – bijna al die energie weet te bundelen in gammastraling. Eén hypothese is, dat het komt doordat de kern van een hypernova niet ineenstort tot een neutronenster, maar tot een zwart gat. Als de kern van een ster een neutronenster vormt, botsen naar binnen vallende buitenlagen daar op en ‘stuiteren’ naar buiten. Dat wordt een ‘core bounce’ genoemd. Vormt de kern een zwart gat, dan is er niets om op af te ketsen en vallen de buitenlagen richting het zwarte gat. Waarschijnlijk wordt een deel van de massa door het rondtollende gat zó opgezwiept, dat het langs de rotatieas naar buiten schiet. Op weg naar buiten ploegt het door andere naar binnen vallende materie heen. Die botsing zou gammastraling kunnen produceren, maar de details zijn nog onzeker. Er is dus werk aan de winkel!

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 juni 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.