Gammaflitsen (GRB's) zijn een van de meest energetische verschijnselen in het heelal en ook een van de minst onderzochte. Deze explosies van energie vinden plaats wanneer een massieve ster supernova wordt en dubbele bundels gammastraling uitzendt die miljarden lichtjaren van ons verwijderd zijn. Omdat ze nauw verbonden zijn met de vorming van zwarte gaten, hebben wetenschappers er gretig naar gestreefd deze zeldzame gebeurtenis nader te bestuderen.
Helaas zijn er weinig mogelijkheden voor gevonden omdat GRB's van zeer korte duur zijn (slechts enkele seconden) en de meeste zijn gebeurd in verre sterrenstelsels. Maar dankzij de inspanningen met behulp van een reeks telescopen, konden astronomen in januari 2019 een GRB (aangeduid als GRB 190114C) spotten. Een deel van de straling van deze GRB was de hoogste energie die ooit is waargenomen, waardoor dit een mijlpaal in de geschiedenis is geworden van astronomie.
De studie die deze bevindingen beschrijft (getiteld "Observation of inverse Compton emissies from a long gamma-ray burst") verscheen onlangs in het tijdschrift. Natuur en zal verschijnen in het dagboek Astronomie en astrofysica. De studie werd geleid door Antonio de Ugarte Postigo van het Instituto de Astrofísica de Andalucía en omvatte leden van de MAGIC-samenwerking, NASA en onderzoeksinstituten over de hele wereld.
Om het duidelijk te zeggen, GRB's zijn eigenlijk heel gewoon en komen ongeveer één keer per dag voor in het waarneembare heelal. Maar vanwege hun korte en vluchtige karakter was het erg moeilijk om instrumenten aan de bron te trainen voordat ze verdwijnen. Maar met behulp van meerdere telescopen die zijn geoptimaliseerd voor gammastraaldetectie, werd GRB 190114 net op tijd waargenomen.
Dit omvatte NASA's Neil Gehrels Swift Observatory, de Fermi Gamma-Ray Space Telescope, evenals de op de grond gebaseerde dubbele Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) -telescopen - die zich op het Canarische eiland La Palma bevinden en worden beheerd door de Max Planck Instituut voor Fysica (MPP).
Toen deze telescopen GRB 190114C waarnamen, merkten ze op dat een deel van de vrijkomende energie gemeten in het 1Tera elektronvolt (TeV) -bereik - ongeveer een biljoen keer zoveel energie per foton waargenomen met zichtbaar licht. Op basis van eerdere waarnemingen schatten astronomen dat om dit energieniveau te bereiken, het materiaal van de instortende ster met 99,999% van de lichtsnelheid moest reizen.
Met andere woorden, materiaal van een stervende ster zou moeten worden versneld tot het uiterste van wat fysieke materie kan verdragen om dit soort energetische burst te genereren. Dit materiaal zou dan door de gaswolken die de ster omringen (de restanten van de buitenste lagen die zijn weggeblazen) worden geperst, waardoor een schok ontstaat die de gammastraaluitbarsting zelf veroorzaakt.
Wetenschappers proberen al heel lang extreem energetische emissies van GRB's te observeren, en deze specifieke uitbarsting bood de allereerste kans. Zoals Dr. de Ugarte Postigo uitlegde in een persbericht van ESA / Hubble:
“Wetenschappers proberen al heel lang de zeer hoge energie-emissie van gammaflitsen te observeren. Deze nieuwe waarneming is een cruciale stap voorwaarts in ons begrip van gammastraaluitbarstingen, hun directe omgeving en hoe materie zich gedraagt wanneer het beweegt met 99,999% van de lichtsnelheid. ”
Vooruitblikkend, zullen meerdere observatoria in de ruimte de supernova observeren die GRB 190114C produceerde om meer te leren over de omgeving en hoe deze extreme burst tot stand kwam. In het bijzonder kregen Europese astronomen observatietijd met de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop om de bronomgeving te bestuderen.
Deze inspanningen werden bijgestaan door astronomen die de Very Large Telescope (VLT) van ESO en de Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) in Chili gebruikten. Door hun waarnemingen te combineren met de door Hubble verkregen gegevens, konden de astronomen het gaststelsel van deze GRB (die zich op 5 miljard lichtjaren van de aarde bevindt) gedetailleerder observeren.
Andrew Levan van het Institute for Mathematics, Astrophysics & Particle Physics Department of Astrophysics van de Radboud University in Nederland, legde uit:
'De waarnemingen van Hubble suggereren dat deze specifieke burst in een zeer dichte omgeving zat, precies in het midden van een helder sterrenstelsel op 5 miljard lichtjaar afstand. Dit is echt ongebruikelijk en suggereert dat dit de reden is waarom het dit uitzonderlijk krachtige licht heeft geproduceerd. ”
Deze mijlpaal is een bewijs van het toenemende vermogen van astronomische instrumenten en het toenemende belang van internationale samenwerking. Het past ook in het huidige tijdperk van de astronomie, waar revolutionaire ontdekkingen steeds vaker voorkomen. Elk jaar worden fenomenen die ooit slecht begrepen of beperkt waren, nu regelmatig onderzocht.
