19 oktober 2017

Mmmmm, da’s interessant: de gammaflits GRB160625 vertoonde een spectrale dispersie

GRB160625 in de rode cirkel

Een gammaflits of gamma-ray burst (GRB) is een heftige uitbarsting van hoogenergetische gammastraling en duurt van enkele milliseconden tot enkele minuten. GRB160625 was er eentje van de laatste categorie, een gammaflits die maar liefst 770 seconde duurde en die drie afzonderlijke sub-uitbarstingen kende. Met de Fermi ruimtetelescoop van de NASA werd ‘ie ontdekt op 25 juni 2016, de catalogusnaam GRB160625 wijst daar naar. Lange gammaflitsen zoals GRB160625 duren langer dan twee seconden en ontstaan vermoedelijk door de ineenstorting van een zware ster, dat gepaard gaat met een extreme hypernova-explosie. Het bijzondere van deze gammaflits is dat ‘ie zo helder was – met name de 35 seconden durende tweede uitbarsting – dat sterrenkundigen het licht in verschillende energiekanalen konden bestuderen. Kan men bij andere gammaflitsen hooguit twee of drie energiekanalen onderscheiden, bij GRB160625 kon men maar liefst 38 energiekanalen in het spectrum onderscheiden – zie de afbeelding hieronder.

Wat blijkt: het licht in de verschillende energiekanalen, variërend van 10 tot 20.000 KeV, had niet precies dezelfde aankomsttijd. Ten opzichte van het laagste energiekanaal wisten Jun-Jie Wei en zijn collegae (Chinese Academy of Sciences, Nanjing) de vertraging in de aankomsttijd van de andere 37 kanalen te meten en dat ziet er als volgt uit – lees hier hun volledige relaas:

Het blijkt dat de fotonen met hogere energie iets eerder op aarde arriveerden dan de fotonen met lagere energie. Deze ‘spectrale dispersie’, zoals dat wordt genoemd, is niet eerder zo goed in kaart gebracht bij een gammaflits. Vraag is nu hoe je deze gegevens moet interpreteren. Wei en zijn team denken dat het best een indicatie zou kunnen zijn voor het bestaan van ruimtetijd-schuim of kwantum-schuim, het op het allerkleinste niveau (op de zogeheten Planck-schaal) bestaan van bubbels van ruimtetijd (zie afbeelding hieronder).

Fotonen zouden bij hun miljarden lichtjaren durende reis iets merken van die schuimachtige structuur en afhankelijk van hun energie zou dat tot een bepaalde vertraging kunnen leiden. Probleem bij de claim van Wei et al is dat je a) niet weet of de ruimtetijd inderdaad op het kwantummniveau zo’n schuimachtige structuur heeft en b) of deze waargenomen spectrale dispersie wordt veroorzaakt door dat ruimtetijdschuim. Het zou ook kunnen dat de fotonen in de verschillende energiekanalen in de bron van de gammaflits, de hypernova die GRB160625 veroorzaakte, op een verschillend tijdstip zijn vertrokken. Je kan pas met zekerheid iets zeggen als je vergelijkingsmateriaal hebt. Stel dat GRB160625 op 6 miljard lichtjaar afstand staat en je meet de spectrale dispersie van een gammaflits op 3 miljard lichtjaar afstand en de dispersie bedraagt exact de helft van die van GRB160625, dan weet je dat niet de bron van de gammaflits de oorzaak is, maar de reis door de ruimte tussen de bron en de aarde. Wordt vervolgd! Bron: Backreaction.

Reacties

  1. Mooi artikel! Zou wel wat meer over het kwantum-schuim willen weten.#dispersie

  2. EnceladusEnceladus zegt:

    Tja, een meting verrichten op 3 miljard lichtjaar afstand zit er niet in. Maar wat als we een satelliet in een omloopbaan van Neptunus of Uranus zouden brengen? Dan is er wel sprake van enige afstandsverschil, als is dat op kosmische schaal natuurlijk miniem.

    Mijn vraag is dan ook: is onze meetapparatuur nauwkeurig genoeg om te meten of de dispersie daar meer/minder* is? (*afhankelijk van waar de gammaflits vandaan komt) Zo ja, dan lijkt het me zinvol om een satelliet naar een van de verre gasreuzen te sturen. Die satelliet krijgt dan twee functies: metingen verrichten aan de planeet waarom hij draait én metingen verrichten van de dispersie van gammaflitsen.

    groet,
    Gert (Enceladus)

  3. Interessant zijn de significante uitschieters boven de fit, volgens de conventie is dat dus een negatieve dispersie.
    “I find it a somewhat confusing convention, but in their nomenclature a positive time-lag corresponds to an earlier arrival time. The figure therefore shows that the photons of higher energy arrive earlier.” Dat betekent dus dat er op bepaalde energie niveau´s fotonen sneller dan het gemiddelde gaan; je zou juist het omgekeerde (dips) verwachten door absorberend filterend stof dat de fotonen vertraagt.

  4. Ofwel, ik zou als ik een Chinees was de curvefit nog eens overdoen en de energieniveau´s van 10e3 tot 3*10*e3 als een stevige dip beschouwen en de laatste 4 onrealistische punten uit de fit gooien.

Laat wat van je horen

*