De röntgentelescoop van Swift legde dit beeld vast van GRB050509b ingebed in de diffuse röntgenemissie geassocieerd met de cluster van sterrenstelsels. Afbeelding tegoed: NASA. Klik om te vergroten.
Twee miljard jaar en 25 dagen geleden, vond in een ver sterrenstelsel een gebeurtenis plaats die bestemd was om een keerpunt in de astronomische gemeenschap te worden? een explosie van gammastraling die slechts een dertigste van een seconde duurt. Het toepasselijk genaamde Swift-observatorium 'zag' de gamma's met zijn Burst Alert Telescope (BAT) -instrument, werkte ongeveer uit waar ze vandaan kwamen en draaide zijn röntgen- en UV-telescopen. De internationale GCN (GRB Coordinates Network) lichtte op met aankondigingen van observatoria over de hele wereld (en daarbuiten in de ruimte) en rapporteerde wat ze vonden toen ze daar keken. De gegevens kwamen uit Namibië, de Canarische Eilanden, de Verenigde Staten, Chili, India, Nederland en vooral Hawaï. 'S Werelds toonaangevende optische telescopen, de VLT, de Kecks, Gemini, Subaru, kwamen allemaal in actie; het elektromagnetische spectrum was bedekt van extreem hoge energiegamma's tot aan de radio.
En allemaal waarvoor? Een paar dozijn gammastralen plus ongeveer een dozijn röntgenstralen? Astronomen weten al meer dan een decennium dat gammastraaluitbarstingen (GRB's) in twee verschillende soorten voorkomen:? Langzacht? en? short-hard ?. GRB050509b was van korte tot lange duur. Het duurde ongeveer 30 ms, het gamma-spectrum had meer? Hard? gamma's dan? zacht? degenen, en het was de eerste keer dat er een röntgenstraling nagloeid werd.
Astronomen zijn al jaren "wanhopig op zoek naar nagloed". Dit zijn de röntgen-, UV-, optische, IR- en radiogolven die vanaf de plaats van de GRB stromen, nadat de gammastraling is verdwenen. Omdat we de bron hiervan nauwkeuriger kunnen achterhalen dan de GRB's zelf, is het vinden van nagloed de eerste stap om uit te zoeken wat ze zijn.
Vóór GRB050509b leunden astronomen naar de theorie dat langzachte GRB's supernovae (collapsars) zijn. Hoewel er tientallen theoretische artikelen zijn gepubliceerd over wat short-hard GRB's zouden kunnen zijn, leken slechts drie scenario's in de gammastraalgegevens te passen? de samensmelting (of botsing) van een neutronenster met een ander (of een zwart gat), een gigantische uitbarsting van een magnetar (een? sterbeving? in een intens magnetische neutronenster), of een variatie op het collapsar-thema.
Nu is de eerste van waarschijnlijk honderden artikelen over GRB050509b ingediend voor publicatie. De 28 auteurs concluderen dat "er nu observatieondersteuning is voor de hypothese dat er korte harde uitbarstingen ontstaan tijdens het samenvoegen van een compacte dubbelster (twee neutronensterren of een neutronenster en een zwart gat)".
De sleutel van de onderzoekers? conclusie is de ‘lokalisatie’ van de röntgenstraling.
De röntgentelescoop van Swift detecteerde röntgenstralen die uit hetzelfde gebied van de hemel kwamen als de gamma's; na wat speurwerk om de schijnbare röntgenpositie aan de astronomen te koppelen? coördinatensysteem (RA en december), stelde het Swift XRT-team vast dat de nagloeiing afkomstig was van een cirkel van ongeveer 15 ″ (boogseconden) over, waarvan het middelpunt ongeveer 10 ″ verwijderd is van het hart van een elliptisch stelsel (dat nu de gedenkwaardige naam G1 heeft) ), zelf lid van een rijke cluster van sterrenstelsels badend in röntgenstralen. Hoe wisten ze dat het een nagloed was? Omdat het vervaagde; de diffuse röntgenstraling van clusters doet dat niet.
En ondanks heel goed te kijken, werd er geen andere elektromagnetische nagloei gedetecteerd.
Dus nu moesten onze 28 astronomen uitzoeken of de buitenwijken van G1 de plaats van de sterrendood was, of ergens anders; wat is de? host ?, in astronoom-spreken.
Moderne astronomie maakt veel gebruik van statistieken; om er zeker van te zijn dat ze geen toeval hebben, willen onderzoekers normaal gesproken heel veel voorbeelden. In dit geval zijn de enige statistieken die de auteurs van het artikel kunnen doen een berekening? hoe waarschijnlijk is het dat een korte-harde GRB (ervan uitgaande dat dit sterrendoodgebeurtenissen zijn) zou plaatsvinden? toevallig een elliptisch sterrenstelsel in een rijk cluster? Veel verschillende? Hoe waarschijnlijk? er werden vragen gesteld; de antwoorden zijn in alle gevallen 'niet erg waarschijnlijk'. Niemand sluit echter pech uit.
Onze onderzoekers konden zich nu wenden tot de verschillende theoretische modellen van korte-harde GRB's en van GRB-nagloeiingen, om te zien hoe goed de observationele gegevens passen bij de theoretische verwachtingen, ervan uitgaande dat de GRB in G1 afging.
Goed nieuws (# 1) is dat de nagloedgegevens goed overeenkomen: kort-harde GRB's geven veel minder (gamma) energie vrij dan langzachte (dus nagloei van kort-harde GRB's zou zwakker moeten zijn; de gamma-energie is een indicator van de energie die wordt gebruikt om de nagloed aan te drijven). Beter nog, aangezien wat het opengebroken puin inslaat bepaalt hoe helder de nagloeiing zal zijn, is de zwakke GRB050509b nagloeiing precies wat je zou verwachten als het zou gebeuren in het zeldzame gas van het interstellaire medium van een elliptische trainer (de collapsar nagloeiingen zijn gedeeltelijk helder omdat ze voorkomen in de rommelige restanten van de gasstofwolken waaruit ze slechts een paar miljoen jaar eerder zijn geboren).
Het tweede goede nieuws is dat er in G1 geen spoor van recente stervorming te vinden was, waardoor een collapsar als de stamvader min of meer werd uitgesloten. Waarom? Omdat collapsars zeer jonge sterren zijn, en dus niet ver van hun geboorteplaats verwijderd kunnen zijn voor hun dood. Verder zou het puin van zelfs de meest slappe collapsar-supernova enkele dagen daarna zichtbaar zijn geweest.
Hoe zit het met een gigantische overstraling van een magnetar? Dit kan niet sterk worden uitgesloten voor GRB050509b, maar een magnetar in een sterrenstelsel als G1 is niet erg waarschijnlijk, en GRB050509b was duizend keer helderder dan de sterkste magnetar flare die we tot nu toe hebben gezien.
Dat laat de fusie van een neutronenster binair (of NS-BH binair) over. Waar zouden we zo'n binair bestand vinden, klaar om samen te voegen? Ze zijn zeker te vinden in de buitenwijken van spiraalstelsels, of in bolhopen, maar gigantische elliptische sterrenstelsels zoals G1 zijn meestal waar.
Dus het is? Zaak gesloten? Niet helemaal. ? Andere voorlopercellen zijn nog steeds levensvatbaar, en extra snel gelokaliseerde uitbarstingen van de Swift-missie zullen ongetwijfeld helpen om het beeld van de voorlopercellen verder te verduidelijken.?
Zou GRB050509b een sterdood kunnen zijn in een veel verder weg sterrenstelsel? Misschien een van de tientallen wazige klodders (een veel verder weg gelegen cluster van sterrenstelsels, zulke kans-uitlijningen zijn heel gewoon) in of nabij de nagloeiing van de röntgenfoto? Misschien wordt dit besproken in toekomstige artikelen over GRB050509b.
Oorspronkelijke bron: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505480
