De röntgenstraling van de GRB 080916C ziet er oranje en geel uit in deze weergave die beelden van Swift's UltraViolet / optische en röntgentelescopen samenvoegt. Krediet: NASA / Swift / Stefan Immler
Onderzoekers die de Fermi-gammastraalruimtetelescoop gebruiken, melden een gammastraalexplosie die alles wegblaast wat ze eerder hebben gezien. Bij de explosie, die afgelopen herfst in het sterrenbeeld Carina werd geregistreerd, kwam de energie van 9.000 supernova's vrij.
De ineenstorting van zeer zware sterren kan gewelddadige explosies veroorzaken, vergezeld van sterke uitbarstingen van gammastraallicht, wat enkele van de helderste gebeurtenissen in het universum zijn. Typische gammastraaluitbarstingen zenden fotonen uit met energieën tussen 10 kilo-elektronvolt en ongeveer 1 mega-elektronvolt. Fotonen met energieën boven mega-elektronvolt zijn in zeer zeldzame gevallen waargenomen, maar de afstanden tot hun bronnen waren niet bekend. Een internationaal onderzoeksconsortium rapporteert in het nummer van deze week van het tijdschrift Science Express dat de Fermi Gamma-Ray Ruimtetelescoop fotonen heeft gedetecteerd met energieën tussen 8 kilo-elektronvolt en 13 giga-elektronvolt afkomstig van de gammastraaluitbarsting 080916C.
De explosie, aangeduid als GRB 080916C, vond plaats net na middernacht GMT op 16 september (19:13 uur op de 15e in het oosten van de VS). Twee van Fermi's wetenschappelijke instrumenten - de Large Area Telescope en de Gamma-ray Burst Monitor - registreerden tegelijkertijd de gebeurtenis. Samen geven de twee instrumenten een beeld van de gammastraalemissie van de ontploffing door energieën variërend van 3.000 tot meer dan 5 miljard keer die van zichtbaar licht.
Een team onder leiding van Jochen Greiner van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Duitsland, stelde vast dat de explosie 12,2 miljard lichtjaar verwijderd was met behulp van de Gamma-Ray Burst Optical / Near-Infrared Detector (GROND) op de 2,2 meter (7,2 voet) telescoop op de European Southern Observatory in La Silla, Chili.
"Dit was al een opwindende uitbarsting", zegt Julie McEnery, een plaatsvervangend projectwetenschapper van Fermi bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. "Maar met de afstand van het GROND-team ging het van spannend naar buitengewoon."
Astronomen geloven dat de meeste gammastraal-explosies plaatsvinden wanneer exotische massieve sterren zonder nucleaire brandstof komen te zitten. Terwijl de kern van een ster in een zwart gat instort, schieten materiaalstralen - aangedreven door nog niet volledig begrepen processen - met bijna de lichtsnelheid naar buiten. De jets boren helemaal door de instortende ster en gaan verder de ruimte in, waar ze interageren met gas dat eerder door de ster is afgevoerd. Dit genereert heldere nagloeiingen die na verloop van tijd vervagen.
De burst is niet alleen spectaculair maar ook raadselachtig: een merkwaardige tijdsvertraging scheidt de hoogste energie-emissies van de laagste. Zo'n vertraging is duidelijk te zien in slechts één eerdere burst en onderzoekers hebben verschillende verklaringen waarom deze kan bestaan. Het is mogelijk dat de vertragingen verklaard kunnen worden door de structuur van deze omgeving, met de lage- en hoge-energetische gammastraling "die uit verschillende delen van de straal komt of door een ander mechanisme wordt gecreëerd", zei hoofdonderzoeker van de grote gebiedstelescoop Peter Michelson , een hoogleraar natuurkunde aan de Stanford University, verbonden aan het Department of Energy.
Een andere, veel meer speculatieve theorie suggereert dat tijdvertragingen misschien niet het gevolg zijn van iets in de omgeving rond het zwarte gat, maar van de lange reis van de gammastraling van het zwarte gat naar onze telescopen. Als het theoretische idee van kwantumzwaartekracht correct is, dan is de ruimte op de kleinste schaal geen glad medium, maar een tumultueus, kokend schuim van 'quantumschuim'. Gammastraling met lagere energie (en dus lichter) zou sneller door dit schuim reizen dan gammastraling met hogere energie (en dus zwaarder). In de loop van 12,2 miljard lichtjaar kan dit zeer kleine effect tot een aanzienlijke vertraging leiden.
De Fermi-resultaten bieden de sterkste test tot nu toe van de snelheid van de lichtconsistentie bij deze extreme energieën. Naarmate Fermi meer gammastraaluitbarstingen waarneemt, kunnen onderzoekers zoeken naar tijdvertragingen die variëren met betrekking tot de uitbarstingen. Als het kwantumzwaartekrachteffect aanwezig is, moeten tijdvertragingen variëren in verhouding tot de afstand. Als de omgeving rond de burst-oorsprong de oorzaak is, moet de vertraging relatief constant blijven, ongeacht hoe ver weg de burst is opgetreden.
'Deze ene uitbarsting roept allerlei vragen op', zegt Michelson. "Over een paar jaar hebben we een redelijk goed aantal bursts en hebben we misschien wat antwoorden."
Bron: Eurekalert
