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