16 juli 2024

De helderste gammaflits ooit – GRB 221009A – ontstond door de instorting van een zware ster

Artistieke impressie van GRB 221009A. Credit: Aaron M. Geller / Northwestern / CIERA / IT Research Computing and Data Services.

In oktober 2022 werd de allerhelderste gammaflits ooit waargenomen, GRB 221009A – hij kreeg de bijnaam the Brightest of all Times (BOAT). Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Peter Blanchard (Northwestern University) heeft nu met de Webb ruimtetelescoop ontdekt dat GRB 221009A ontstond door de ineenstorting van een zware ster en een daaropvolgende explosie van diens buitenlagen. De gammaflits bereikte op 9 oktober 2022 de aarde en de bron ervan stond op twee miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Pijl. GRB 221009A was een langdurende gammaflits (>2s). Hij was zo krachtig dat zo’n gammaflits met die sterkte slechts eens in de 10.000 jaar op aarde waar te nemen is. Gedurende de 800 seconden dat de gammastraling insloeg op aarde leverde de uitbarsting genoeg energie om bliksemdetectoren in India te activeren. Instrumenten in Duitsland hebben signalen opgepikt dat de ionosfeer van de aarde gedurende enkele uren door de ontploffing werd verstoord.

Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/B. O’Connor (UMD/GWU) & J. Rastinejad & W Fong (Northwestern)

Zes maanden na de gammaflits werd de plek van de explosie bestudeerd door Blanchard’s team met Webb. Zij bekeken de ‘afterglow’ van de gammaflits, zoals sterrenkundigen dat noemen, de nagloed. Met Webb’s Near Infrared Spectrograph zagen ze elementen in de nagloed van calcium en zuurstof, typische elementen voor de supernova van een zware ster. Het licht van de supernova bleek niet heel helder te zijn, wat ze bij zo’n extreem heldere gammaflits wel hadden verwacht. De sterrenkundigen zochten in de nagloed ook nog naar zwaardere elementen, zoals platinum en goud. Theoretische modellen zeggen dat bij supernovae van zware sterren door het zogeheten ‘rapid neutron capture process’ zware elementen kunnen ontstaan. Maar die werden niet gevonden in de nagloed van GRB 221009A. De enige keer dat die zware elementen daadwerkelijk zijn gevonden was bij de kilonova in 2017, die ontstond door de botsing van twee neutronensterren, waarbij de zwaartekrachtgolf GW170817 ontstond. Er zijn te weinig botsingen van neutronensterren in het heelal om alle gemeten zware elementen te verklaren, dus daarom denkt men dat er ook andere bronnen moeten zijn, zoals de explosie van zware sterren.

Credit: ESA/ATG Europe; CC BY-SA 3.0 IGO

Naast Webb gebruikten de sterrenkundigen ook de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chili. Dat liet zien dat de relativistische jets of straalstromen van GRB 221009A (te zien in de illustratie bovenaan) heel erg nauw waren. Dat verklaart mogelijk de enorme lichtkracht van de gammaflits, dat het zo gebundeld was. Het sterrenstelsel waarin de gammaflits plaatsvond bleek een lage metalliciteit te hebben, d.w.z. dat er weinig zware elementen voorkomen.

Meer informatie over het onderzoek aan GRB 221009A is te vinden in het vakartikel van Peter K. Blanchard, V. Ashley Villar, Ryan Chornock, Tanmoy Laskar, Yijia Li, Joel Leja, Justin Pierel, Edo Berger, Raffaella Margutti, Kate D. Alexander, Jennifer Barnes, Yvette Cendes, Tarraneh Eftekhari, Daniel Kasen, Natalie LeBaron, Brian D. Metzger, James Muzerolle Page, Armin Rest, Huei Sears, Daniel M. Siegel, S. Karthik Yadavalli. JWST detection of a supernova associated with GRB 221009A without an r-process signatureNature Astronomy, 2024.

Bron: Northwestern.

Share

Speak Your Mind

*