10 augustus 2020

Monsterlijke kosmische explosie waargenomen (+ documentaire)

swift schema

De Swift-satelliet heeft drie instrumenten aan boord. De Burst Alert Telescope (BAT) is de detectietelescoop en de eerste die een gammaflits zal waarnemen. De X-Ray Telescope (XRT) en de UltraViolet/Optical Telescope (UVOT) zorgen ervoor dat de straling in meerdere golflengten kan worden waargenomen. Credit: Niels Bohr Institute/NASA

Gammaflitsen zijn gewelddadige uitbarstingen van gammastraling, die verband houden met exploderende supermassieve sterren. Wetenschappers hebben nu voor het eerst een ongewoon krachtige gammaflits waargenomen in het relatief nabije universum – een monster-gammaflits dus.

GRB field

Credit: Niels Bohr Institute/NASA

Als astronomen een gammaflits waarnemen, dan zien ze nooit de oorspronkelijke ster zelf. Deze is veel te lichtzwak om over een dergelijke afstand waargenomen te worden. Als de ster sterft, dan kunnen we het licht van die explosie wél zien! Bij sommige supernova’s kan een zwart gat gevormd worden. Die verslindt dan de gehele ster, waarbij enorm veel straling vrijkomt. Deze straling wordt uitgestoten in de vorm van twee polaire jets of straalstromen. Als zo’n jet precies op de aarde gericht staat, dan zien we een vloedgolf van gammastraling. Althans, in theorie: onze dampkring absorbeert vrijwel alle gammastraling. Als we dus gammaflitsen willen zien, zijn we afhankelijk van ruimtetelescopen.De Swift-satelliet, die gelanceerd is in 2004, is zo’n telescoop. Swift observeert jaarlijks zo’n 100 gammaflitsen, maar degene die in april 2013 werd gezien, was heel bijzonder. Nooit eerder heeft Swift zó’n krachtige gammaflits gesignaleerd! Zodra de gammaflits werd gedetecteerd, zijn andere (ruimte-) telescopen meteen op zoek gegaan naar röntgen- en UV-straling en optische signalen uit hetzelfde deel van de hemel.

GRB closeup

Close-up van de record-gammaflits. Credit: Niels Bohr Institute/NASA

Deze zogenaamde nagloed blijft vaak een aantal dagen hangen. Bij de monsterflits uit april bleef de nagloed echter maandenlang zichtbaar! Dit heeft astronomen in staat gesteld om de eigenschappen te bepalen van de oorspronkelijke ster, voordat deze supernova was gegaan. Het blijkt om een zogenaamde Wolf-Rayet ster te zijn gegaan, met een massa van 30 zonnen en een supersnelle rotatie. Deze ster blijkt deel uit te maken van een spiraalstelsel op een afstand van bijna vier miljard lichtjaar.

Ik heb een mailtje gestuurd naar het hoofd van de onderzoeksgroep, Daniele Malesani, waarin ik heb gevraagd hoe ze de eigenschappen van de voorganger-ster hebben kunnen bepalen. Meneer Malesani was zo vriendelijk om vrijwel direct te reageren, waarvoor hulde! 😉

Het bepalen van de eigenschappen van de voorganger-ster is een detectivewerk. Enkele dagen na de gammaflits zal de straling langzaam vervagen.  Astronomen hebben gezien dat een “extra component” tevoorschijn is gekomen. Het licht hiervan heeft de onmiskenbare “handtekening” van een supernova. Dat betekent dat gammaflitsen een soort van supernova’s moeten zijn.Hoe kunnen we dan bepalen wat voor soort ster er ontploft is? Wederom analyseren we hiertoe het spectrum van de supernova, om te zoeken naar de verschillende chemische elementen die aanwezig zijn in de bron van het licht. Hieruit is gebleken dat het spectrum geen signalen van waterstof en helium laat zien – normaal gesproken de belangrijkste bestanddelen van een ster. De ster heeft z’n H en He dus afgestoten. Wolf-Rayet sterren voldoen exact aan deze eigenschappen: ze hebben een extreem hoge oppervlaktetemperatuur en een zeer krachtige sterrewind. Als gevolg hiervan worden de buitenlagen van de ster weggeblazen en komt de koolstof- en zuurstofrijke “mantel” bloot te liggen. Vandaar dat het spectrum geen H en He laat zien.Ten slotte moet de voorganger-ster compact zijn, omdat anders de nauwe jets niet door de ster heen kunnen stoten zonder verstoord te raken. Wel, Wolf-Rayet sterren voldoen hier eveneens aan: dit zijn vrij compacte sterren. Ten slotte is de massa van de ster een gok – Wolf-Rayet sterren wegen meestal 20 tot 35 zonnen.

Bron: Niels Bohr InstituteOh, aangezien er deze week geen Docu Dinsdag was, maak ik het vandaag goed met een boeiende documentaire over….jawel, gammaflitsen!

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.