19 juli 2024

Nieuw soort ster-explosie ontdekt

GRB 111209A

De ultra-lange gammaflits GRB 111209A, waargenomen door Swift. Credits: NASA/Swift/B. Gendre (ASDC/INAF-OAR/ARTEMIS)

Het Amerikaanse gamma-observatorium Swift heeft drie ongewoon lange gammaflitsen waargenomen. Het gaat om een voorheen onbekende klasse van gammaflitsen, die vermoedelijk veroorzaakt worden door de catastrofale dood van super-reuzensterren, honderden keren groter dan de zon.

Gammaflitsen zijn de helderste en meest mysterieuze explosies in het universum. Bij de ontploffing wordt een vloedgolf van gammastraling geproduceerd (de meest energierijke vorm van licht), evenals röntgenstraling. De “nagloed” van de explosie kan waargenomen worden in zichtbaar licht en radiogolflengten.

Graph energy ultralong grb

Vergelijking tussen de drie enige bekende ultra-lange gammaflitsen en andere energierijke gebeurtenissen. Linkeras is energiegehalte, rechteras is duur van de gebeurtenis. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center, after B. Gendre (ASDC/INAF-OAR/ARTEMIS)

Astronomen herkennen traditioneel gezien twee soorten gammaflitsen: lang en kort, gebaseerd op de duur van het gammasignaal. Korte gammaflitsen duren korter dan twee seconden en worden vermoedelijk veroorzaakt door de samensmelting van compacte objecten in een dubbelsysteem, vermoedelijk neutronensterren en zwarte gaten. Lange gammaflitsen variëren in lengte van enkele seconden tot enkele minuten en worden vermoedelijk veroorzaakt door het ineenstorten van een reuzenster, waarbij een zwart gat gecreëerd wordt. In beide scenario’s worden krachtige straalstromen geproduceerd, waarbij materie tot bijna de lichtsnelheid versneld kan worden. In 2011 werd door de Swift-telescoop (die speciaal gebouwd is om gammaflitsen te detecteren) een gammaflits waargenomen die maar liefst zeven uur (!) duurde! Een jaar eerder werd een gammaflits waargenomen met een duur van twee uur. Het ging duidelijk niet om een klassieke gammaflits. Astronomen zijn toen gaan speculeren over de herkomst ervan.

GRB durations

Credits: Andrew Levan, Univ. of Warwick

Het zou mogelijk kunnen gaan om een komeet die in botsing is gekomen met een neutronenster binnen onze Melkweg. Het zou ook kunnen gaan om een samensmelting in een exotisch dubbelsysteem op een afstand van 3.5 miljard lichtjaar. Uit spectraal onderzoek kon de afstand precies bepaald worden: maar liefst 7 miljard lichtjaar. Dat betekent dat de explosies nog krachtiger waren dan gedacht. “Normale” lange gammaflitsen worden vermoedelijk veroorzaakt door de dood van een speciaal soort ster. Het gaat om sterren die niet veel groter zijn dan de zon, maar een veel hogere massa hebben. De massa moet hoog genoeg zijn om uiteindelijk tot een energiecrisis te komen, waarbij de kern onder z’n eigen gewicht zal instorten tot een zwart gat. Hierbij worden twee polaire straalstormen geproduceerd, die door de ster heen beuken. Vandaar dat de ster relatief klein moet zijn, waarbij de straalstromen de kans krijgen om zich relatief snel een weg te banen door de ster.

Zogenaamde Wolf-Rayet sterren voldoen aan bovenstaande omschrijving. Dit zijn sterren die geboren zijn met een hoge massa (meer dan 20 zonnemassa’s), maar die door een krachtige sterrenwind het grootste deel van hun massa weer zijn kwijtgeraakt. Hierbij hebben de sterren hun diepe, buitenste waterstofenvelop verloren alvorens ze supernova zijn gegaan. Bij de ultra-lange gammaflitsen gaat het vermoedelijk om de dood van een ster van meer dan 20 zonnemassa’s die nog altijd in bezit is van z’n waterstofenvelop. Hierdoor is zo’n ster niet alleen massief, maar ook heel groot (honderden keren groter dan de zon). Het gevolg is dat het relatief lang duur voordat de hele ster is opgezogen in het pasgevormde zwarte gat, waardoor de straalstroom bijzonder lang duurt (en de gammaflits dus ook).

Blue Supergiant Star

De vermoedelijke voorganger-ster van een ultra-lange gammaflits: een zware blauwe superreus. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

Bron: NASA.

Share

Comments

  1. als de verhoudingen op de laatste foto/tekening correct zijn weergegeven dan is het volume van die blauwe reus

    4/3 maal pi maal straal 3e = 4/3. 3.1416. (432000000. 432000000. 432000000 miles) =………….

    en de zon 4/3 maal pi maal (0,7 x 0,7 x 0.7 miljoen kilometer ) =…………

    dus die “hoge massa” van meer dan 20 keer is een beetje UHHHH. ???

  2. 4/3 x 3.1416 x 80621568000000000000000000 miles = volume blauwe ster zoals afgebeeld.

    4/3 x 3.1416 x 343000000000000000 kilometer = volume van onze zon

    dus als ik het goed heb , dan is die blauwe reus in volume meerdere miljoenen malen groter dan onze zon.
    en in massa vast ook wel. mogelijk zelfs indien niet meer dan een opgeblazen ballonnetje

    • Olaf van Kooten zegt

      Superreuzen hebben een veel hogere dichtheid in de kern, maar een veel lagere dichtheid in de buitendelen t.o.v. de zon. Extreme fusiereacties blazen de ster op als een ballon. Zo’n ster (een blauwe superreus) weegt echt maar 20 tot 80 keer meer dan de zon! De zwaarste sterren wegen 150 zonnen. De grootste ster is echter nog vele malen groter dan de blauwe superreus uit het plaatje. Dus massa en grootte hebben geen lineair verband!

  3. gôh bijzonder zeg.
    dan waren mijn laatste woorden kennelijk een intuïtief , niet volmaakt geslaagd , “proefballonnetje ” (*_*)

  4. Ed, misschien wel handig als je in je eerste reactie dat “een beetje UHHHH” nader had verduidelijkt, want nu was het voor Olaf maar gissen wat je precies bedoelde.

  5. Het is mij wel duidelijk dat een teveel aan massa tot een oerknal leid.
    Een Big Bang voor het heelal lijkt me te weinig . Er zijn nog steeds Big Bangs zolang de kritische massa maar bereikt word .

Speak Your Mind

*