Afbeelding tegoed: NASA
Drie krachtige explosies uit drie totaal verschillende regio's in de ruimte hebben wetenschappers in de war gebracht. De ontploffingen, die slechts een paar seconden duurden, zouden vroege waarschuwingssystemen kunnen zijn voor sterexplosies genaamd supernovae, die nu elke dag zouden kunnen verschijnen.
De eerste twee ontploffingen, de zogenaamde röntgenflitsen, vonden plaats op 12 en 16 september. Deze werden gevolgd door een krachtigere burst op 24 september die op het punt lijkt te staan tussen een röntgenflits en een volwaardige gammastraal barsten, een ontdekking op zich interessant. Als deze signalen, zoals verwacht, tot supernova's leiden, zouden wetenschappers een hulpmiddel hebben om sterexplosies te voorspellen en ze vervolgens van begin tot eind te zien afgaan.
Een team onder leiding van Dr. George Ricker van het Massachusetts Institute of Technology ontdekte de explosies met NASA's High-Energy Transient Explorer (HETE-2). Wetenschapsteams over de hele wereld die gebruikmaken van ruimte- en grondobservatoria hebben meegedaan, verscheurd en in conflict over welk burst-gebied het nauwst te volgen.
'Elke burst was prachtig', zei Ricker. “Afhankelijk van hoe deze evolueren, zouden ze belangrijke theorieën over supernova's en gammaflitsen kunnen ondersteunen. De afgelopen twee weken waren als 'haan, vuur, herladen'. De natuur blijft leveren en onze HETE-2-satelliet blijft foutloos reageren. "
Gammaflitsen zijn de krachtigste explosies die we kennen, behalve de oerknal. Velen lijken te zijn veroorzaakt door de dood van een massieve ster die in een zwart gat stort. Anderen zijn mogelijk het samenvoegen van zwarte gaten of neutronensterren. In beide gevallen produceert de gebeurtenis waarschijnlijk dubbele, smalle stralen in tegengestelde richtingen, die enorme hoeveelheden energie afgeven. Als een van de stralen naar de aarde wijst, zien we deze energie als een "gammastraal" -uitbarsting.
De röntgenflitsen met lagere energie kunnen gammaflitsen zijn die enigszins vanuit een hoek ten opzichte van de straalrichting worden bekeken, enigszins vergelijkbaar met hoe een zaklamp minder verblindend is wanneer bekeken onder een hoek. De meeste lichtdeeltjes van röntgenflitsen, fotonen genoemd, zijn röntgenstralen - energetisch, maar niet zo krachtig als gammastraling. Beide soorten bursts duren slechts enkele milliseconden tot ongeveer een minuut. HETE-2 detecteert de bursts, bestudeert hun eigenschappen en biedt een locatie zodat andere observatoria de burst-nagloei in detail kunnen bestuderen.
Het trio van uitbarstingen van de afgelopen weken heeft het potentieel om twee langlopende debatten te beslechten. Sommige wetenschappers zeggen dat röntgenflitsen allemaal verschillende beesten zijn, niet gerelateerd aan gammaflitsen en massieve sterexplosies. Het detecteren van een supernova in het gebied waar de röntgenflits verscheen, zou die overtuiging weerleggen, in plaats daarvan de verbinding tussen de twee bevestigen. Vervolgobservaties van de burst van 24 september, GRB040924 genoemd voor de datum waarop deze werd waargenomen, bevestigen de theorie van een kosmisch explosiecontinuüm van röntgenflitsen door gammaflitsen.
Interessanter voor supernova-jagers is het feit dat röntgenflitsen dichter bij de aarde staan dan gammaflitsen. Hoewel er een verband is gelegd tussen gammaflitsen en supernova's, zijn deze supernova's te ver weg om in detail te bestuderen. Röntgenflitsen kunnen signalen zijn voor supernova's waar wetenschappers daadwerkelijk hun tanden in kunnen zetten en in detail kunnen observeren. Maar voorlopig is het gewoon kijken en wachten.
"Vorig jaar heeft de ontdekking van GRB030329 door HETE-2 de verbinding tussen gammastraaluitbarstingen en enorme supernova's gesloten", zegt prof. Stanford Woosley van de Universiteit van Californië in Santa Cruz, die verschillende theorieën over de fysica van sterexplosies heeft verdedigd. 'Deze twee uitbarstingen van september kunnen de eerste keer zijn dat we een röntgenflits zien die leidt tot een supernova. Misschien weten we het heel snel. '
Afgezien van dit alles, staat GRB040924 bekend als het genereren van de snelste respons ooit voor een gammastraal-burst-satelliet. HETE-2 detecteerde de burst en gaf informatie door via het NASA-bediende Gamma-ray Burst Coordinates Network in minder dan 14 seconden, wat ongeveer 15 minuten later leidde tot een optische detectie met de Palomar 60-inch telescoop, net ten noorden van San Diego. Dr. Derek Fox van Caltech was de leider van deze waarneming.
"We verwachten allemaal veel meer van dit soort opwindende wetenschap na de lancering van Swift", zegt Dr. Anne Kinney, directeur van NASA's Universe Division. Swift, dat in oktober wordt gelanceerd, bevat drie telescopen (gammastraling, röntgenstraling en UV / optisch) voor snelle burst-detectie, snelle informatieoverdracht en onmiddellijke follow-upwaarnemingen van de nagloed.
HETE is door MIT gebouwd als een missie van kansen onder het NASA Explorer-programma, samenwerking tussen Amerikaanse universiteiten, Los Alamos National Laboratory en wetenschappers en organisaties in Brazilië, Frankrijk, India, Italië en Japan.
Aanvullende informatie over de fysica van sterexplosies:
Hoewel veel wetenschappers zeggen dat röntgenflitsen gammaflitsen zijn die enigszins vanuit een hoek worden bekeken, is een andere theorie dat de sterexplosie die de röntgenflits veroorzaakt, rijk is aan baryonen (een familie van deeltjes die protonen en neutronen omvat), zoals in tegenstelling tot leptonen (deeltjes die elektronen bevatten). Een door baryon gedomineerde explosie zou meer röntgenstralen produceren en een door lepton gedomineerde explosie zou meer gammastraling produceren. Dit komt omdat de baryons langzamer bewegen dan leptonen; en langzamer bewegende materie zou onder alle hoeken een zachtere (energiezuinige) burst maken.
Volgens Dr. Stanford Woosley is de supernova / gammastraal burst-verbinding als volgt: wanneer een massieve ster geen nucleaire brandstof meer heeft, zal zijn kern instorten, maar zonder dat het buitenste deel van de ster het weet. Binnenin vormt zich een zwart gat omringd door een schijfje accreterende materie, en binnen enkele seconden lanceert dit een straal materie weg van het zwarte gat waardoor de gammastraal uiteindelijk barst. De jet doorboort de buitenste schil van de ster ongeveer negen seconden na het ontstaan ervan. De straal materie, in combinatie met krachtige winden van nieuw gesmeed radioactief nikkel-56 die de schijf naar binnen blazen, verbrijzelt de ster binnen enkele seconden. Deze verbrijzeling vertegenwoordigt de supernova-gebeurtenis en de hoeveelheid radioactief nikkel-56 geeft zijn helderheid. Vanuit ons gezichtspunt zullen we de supernova echter pas ongeveer twee weken na de gammastraaluitbarsting zien, omdat het gebied is omgeven door gas en stof, waardoor het licht wordt geblokkeerd.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
