Afbeelding tegoed: Hubble
Drie van de grootste explosies van het heelal: gammaflitsen, röntgenflitsen en supernova's kunnen eigenlijk uit dezelfde gebeurtenis komen: de ineenstorting van een superzware ster. Een astronoom van Caltech heeft ontdekt dat de verschillende soorten explosies dezelfde hoeveelheid energie lijken te bevatten, ze zijn gewoon anders verdeeld tussen jets met lage en hoge energie. NASA lanceert een nieuw ruimtevaartuig voor gammastraling, SWIFT genaamd, dat 100 gammastralen per jaar moet kunnen detecteren. Dit zou wetenschappers nieuwe doelen moeten opleveren om te bestuderen.
De afgelopen decennia hebben astrofysici zich afgevraagd over de oorsprong van krachtige maar schijnbaar verschillende explosies die de kosmos meerdere keren per dag verlichten. Een nieuwe studie deze week toont aan dat alle drie de smaken van deze kosmische explosies - gammastraaluitbarstingen, röntgenflitsen en bepaalde supernova's van het type Ic - in feite verbonden zijn door hun gemeenschappelijke explosieve energie, wat suggereert dat een enkel type fenomeen, de explosie van een zware ster, is de boosdoener. Het belangrijkste verschil tussen beide is de "ontsnappingsroute" die de energie gebruikt terwijl ze vlucht voor de stervende ster en zijn pasgeboren zwarte gat.
In het nummer van 13 november van het tijdschrift Nature melden Caltech-afgestudeerde student Edo Berger en een internationale groep collega's dat kosmische explosies vrijwel dezelfde totale energie hebben, maar deze energie is bij elke explosie anders verdeeld tussen snelle en langzame stralen. Dit inzicht werd mogelijk gemaakt door radio-observaties, uitgevoerd bij de Very Large Array (VLA) van de National Radio Astronomy Observatory en Caltech's Owens Valley Radio Observatory, van een gammastraaluitbarsting die was gelokaliseerd door NASA's High Energy Transient Explorer (HETE) -satelliet op 29 maart van dit jaar.
De burst, die op 2,6 miljard lichtjaar de dichtstbijzijnde klassieke gammastraaluitbarsting ooit is, stelde Berger en de andere teamleden in staat om ongekende details te verkrijgen over de stralen die uit de stervende ster schoten. De burst was in het sterrenbeeld Leeuw.
"Door alle ontsnappingsroutes te volgen, realiseerden we ons dat de gammastraling slechts een klein deel van het verhaal was van deze burst", zegt Berger, verwijzend naar de geneste straal van de burst van 29 maart, die een dunne kern van zwak gamma had. stralen omgeven door een langzame en enorme omhulling die overvloedige radiogolven produceerde.
"Dit verbaasde me", voegt Berger toe, "omdat gammastraaluitbarstingen voornamelijk gammastraling zouden moeten produceren, geen radiogolven!"
Gammastraaluitbarstingen, die decennia geleden voor het eerst per ongeluk werden gedetecteerd door militaire satellieten die op zoek waren naar kernproeven op aarde en in de ruimte, komen ongeveer één keer per dag voor. Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat de explosies zo titanisch zijn dat de versnelde deeltjes die in antipodale stralen wegstromen altijd enorme hoeveelheden gammastraling afgeven, soms honderden seconden lang. Aan de andere kant lijken de meer talrijke supernova's van het type Ic in ons lokale deel van het universum zwakkere explosies die alleen langzame deeltjes produceren. Er werd gedacht dat röntgenflitsen het middenveld bezetten.
"Het inzicht dat werd verkregen door de uitbarsting van 29 maart bracht ons ertoe om eerder bestudeerde kosmische explosies te onderzoeken", zegt Berger. “In alle gevallen ontdekten we dat de totale energie van de explosie hetzelfde is. Dit betekent dat kosmische explosies beesten zijn met verschillende gezichten maar hetzelfde lichaam. '
Volgens Shri Kulkarni, MacArthur-hoogleraar Astronomy and Planetary Science bij Caltech en Berger's scriptiebegeleider, zijn deze bevindingen significant omdat ze suggereren dat nog veel meer explosies onopgemerkt kunnen blijven. "Door te vertrouwen op gammastralen of röntgenstralen om ons te vertellen wanneer een explosie plaatsvindt, stellen we mogelijk alleen het topje van de kosmische explosie-ijsberg bloot."
Het mysterie dat we op dit punt moeten confronteren, voegt Kulkarni toe, is waarom de energie bij sommige explosies een andere ontsnappingsroute kiest dan bij andere.
In ieder geval, voegt Dale Frail, astronoom aan de VLA en co-auteur van het Nature-manuscript, toe, zullen astrofysici in de nabije toekomst vrijwel zeker vooruitgang boeken. Over een paar maanden zal NASA een gammastraaldetectiesatelliet lanceren, bekend als Swift, die naar verwachting ongeveer 100 gammastraaluitbarstingen per jaar zal lokaliseren. Wat nog belangrijker is, de nieuwe satelliet zal zeer nauwkeurige posities van de bursts doorgeven binnen een of twee minuten na de initiële detectie.
Het artikel in Nature is getiteld "Een gemeenschappelijke oorsprong voor kosmische explosies afgeleid uit calorimetrie van GRB 030329." Naast Berger, de hoofdauteur, en Kulkarni en Frail, zijn de andere auteurs Guy Pooley, van de Cambridge University's Mullard Radio Astronomy Observatory; Vince McIntyre en Robin Wark, beiden van de Australia Telescope National Facility; Re'em Sari, universitair hoofddocent astrofysica en planeetwetenschappen bij Caltech; Derek Fox, postdoctoraal onderzoeker astronomie aan Caltech; Alicia Soderberg, een afgestudeerde student in astrofysica aan Caltech; Sarah Yost, postdoctoraal natuurkundige bij Caltech; en Paul Price, een postdoctoraal onderzoeker aan het University of Hawaii’s Institute for Astronomy.
Oorspronkelijke bron: Caltech News Release
