21 juni 2024

Helderste gammaflits ooit verlicht de Melkweg als nooit tevoren

Telescopen in de ruimte en op aarde hebben de helderste gammaflits ooit waargenomen. De gegevens van deze zeldzame gebeurtenis kunnen bijdragen aan een beter begrip van de kolossale explosies die de uitbarstingen van gammastraling veroorzaken. Aan het onderzoek werkten honderden astronomen mee, onder wie Andrew Levan en zijn groep aan de Radboud Universiteit. Hij leidde de waarnemingen met de ruimtetelescopen Webb en Hubble. De resultaten zijn beschreven in een serie artikelen die vandaag is gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.

De Wide Field Camera 3 van de Hubble Space Telescope heeft de infrarode nagloeier (omcirkeld) van gammaflits GRB 221009A en zijn gaststerrenstelsel onthuld, te zien is als een streepje licht dat zich rechts boven de uitbarsting uitstrekt. Deze compositie bevat beelden die zijn gemaakt op 8 november en 4 december 2022, een en twee maanden na de uitbarsting. Gezien zijn helderheid kan de nagloeier van de uitbarsting nog enkele jaren door telescopen worden waargenomen. De foto combineert drie nabij-infraroodbeelden die elke dag zijn genomen op golflengten van 1 tot 1,5 micron en is 2,2 boogminuten breed. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud Universiteit); Beeldbewerking: Gladys Kober.

De gamma- en röntgenstraling van de uitbarsting geven nieuw inzicht in de manier waarop straalstromen met materiaal worden versneld en zelfs twintig stofwolken in ons sterrenstelsel hebben verlicht. Maar er blijft een mysterie: de overblijfselen van de ontplofte ster die de gammaflits veroorzaakte, lijken spoorloos te zijn verdwenen.

GRB 221009A, zoals de flits wordt genoemd, werd voor het eerst gemeld toen het Neil Gehrels Swift Observatory röntgenstraling detecteerde op 9 oktober 2022 – we schreven er twee keer eerder over. De bron bleek zich in onze Melkweg te bevinden, niet ver van het galactische centrum. Meer gegevens van Swift en de Fermi Gamma-Ray Space Telescope suggereerden echter al snel dat hij veel verder weg stond. Waarnemingen met het X-shooter-instrument op ESO’s Very Large Telescope in Chili, onder leiding van Daniele Bjørn Malesani van de Radboud Universiteit, wezen de uitbarsting vervolgens toe aan een veel verder weg gelegen sterrenstelsel dat zich toevallig achter het onze bevindt. “De uitbarsting vond plaats op twee miljard lichtjaar afstand, maar voor een gammaflits is dat in onze achtertuin. Zo’n krachtige uitbarsting, zo dichtbij – dat is zeldzaam,” zegt Malesani.

Het feit dat de gammaflits van twee miljard lichtjaar afstand kwam betekent dat hij uitzonderlijk helder moet zijn geweest. “Het verschil tussen een typische uitbarsting en deze is ongeveer hetzelfde als het verschil tussen de gloeilamp in je woonkamer en de schijnwerpers in een voetbalstadion,” zegt Andrew Levan van de Radboud Universiteit, die de NASA/ESA James Webb Space Telescope gebruikte op zoek naar de nasleep van de explosie.

Statistisch gezien komt een gammaflits zo helder als GRB 221009A slechts eenmaal in vele duizenden jaren voor. Het is misschien wel de helderste uitbarsting van gammastraling sinds het begin van de menselijke beschaving. Uit berekeningen blijkt dat de gammaflits gedurende enkele seconden ongeveer een gigawatt aan energie in de bovenste atmosfeer van de aarde heeft gebracht. Dat is het equivalent van de energieproductie van een aardse elektriciteitscentrale. “Er werd zoveel gamma- en röntgenstraling uitgezonden dat de ionosfeer van de aarde erdoor werd geprikkeld,” aldus Erik Kuulkers, ESA-projectwetenschapper voor Integral, een van de telescopen die de gammaflits heeft gedetecteerd – zie ter illustratie de tweet hierboven.

Een grote hoeveelheid gegevens van totaal verschillende instrumenten wordt nu samengebracht om te begrijpen hoe de oorspronkelijke explosie heeft plaatsgevonden, en hoe de straling op zijn reis door de ruimte heeft ingewerkt op andere materie. Eén gebied dat al resultaten heeft opgeleverd, is de manier waarop de röntgenstraling stofwolken in de Melkweg heeft verlicht. De straling heeft ongeveer twee miljard jaar door de intergalactische ruimte gereisd voordat hij de Melkweg binnenkwam. Ongeveer 60.000 jaar geleden kwam de straling de eerste stofwolk tegen en ongeveer 1000 jaar geleden de laatste.

Telkens wanneer de röntgenstraling een stofwolk tegenkwam, verstrooide deze een deel van de straling, waardoor concentrische ringen ontstonden die zich naar buiten leken uit te breiden. ESA’s XMM-Newton heeft deze ringen enkele dagen na de gammaflits waargenomen. De dichtstbijzijnde wolken leverden de grootste ringen op, simpelweg doordat ze door het perspectief groter lijken.

Een Italiaans team heeft stofwolken geanalyseerd en vergeleken met bestaande modellen. Ze ontdekten dat één model de ringen bijzonder goed reproduceerde. In dit model bestonden de stofkorrels voornamelijk uit grafiet, een kristallijne vorm van koolstof. Zij gebruikten hun gegevens ook om de röntgenstraling van de gammaflits zelf te reconstrueren, omdat dat specifieke signaal door geen enkel instrument rechtstreeks werd waargenomen.

Maar het blijft een mysterie welk object explodeerde en de gammaflits veroorzaakte. Levan en collega’s gebruikten Webb om te zoeken naar de nasleep van de explosie – en vonden niets. “Dat is vreemd,” zegt hij, “en het is niet helemaal duidelijk wat het betekent. Het zou kunnen dat de ster zo zwaar was dat na de eerste explosie meteen een zwart gat is ontstaan. Dat zou het materiaal dat normaal gesproken de gaswolk zou vormen die bekend staat als een supernovarestant, kunnen hebben opgeslokt.”

Er is dus veel vervolgwerk te doen. Astronomen zullen blijven zoeken naar de overblijfselen van de ontplofte ster. Ze zullen onder andere op jacht gaan naar sporen van zware elementen zoals goud, waarvan ze denken dat die bij zulke zware explosies ontstaan.

Bron: Astronomie.nl.

Share

Speak Your Mind

*