Begrippen - definities

Wat zijn gammaflitsen?

Artist impressie van een gammaflits
Deze artist impression toont twee sterrenstelsels in het jonge heelal. De heldere explosie links is een gammaflits. Het licht van de flits reist op zijn weg naar de Aarde door beide sterrenstelsels. Credit: ESO/L. Calçada)

Gammaflitsen zijn de sterkste en helderste explosies die we in het heelal kennen. Men neemt aan dat ze worden opgewekt tijdens het ontstaan van zwarte gaten. Ze duren maar enkele seconden maar in die korte tijd komt er meer energie vrij dan de Zon tijdens zijn 10 miljard jaar durend bestaan kan produceren.

Het fenomeen werd in 1967 voor het eerst waargenomen door de Vela-satelliet van de Amerikaanse luchtmacht. Deze satelliet was ontworpen om de geheime nucleaire testen van de Sovjet-Unie in de gaten te houden. Maar de satelliet ontdekte dus ook gammastraling, de sterkste elektromagnetische straling die we kennen, die afkomstig moest zijn van een bron buiten ons zonnestelsel. Als er een gammaflits optreedt dan is dit korte tijd het helderste object in gammastraling in het waarneembare heelal.

Het duurde tot 1991 toen astronomen het Compton Gamma Ray Observatory lanceerde. Deze ruimtetelescoop was uitgerust met het Burst and Transient Source Experiment, afgekort als BATSE. Dit instrument ontdekte ongeveer eenmaal per dag een gammaflits. BATSE ontdekte ook dat deze gammaflitsen gelijk over het heelal waren verdeeld en dat betekent dat ze overal in et heelal plaatsvinden. BATSE ontdekte ook dat er twee soorten gammaflitsen bestaan die duidelijk van elkaar zijn te onderscheiden. Er zijn gammaflitsen die korter dan 2 seconden duren en er zijn gammaflitsen die 2 tot 30 seconden duren.

Astronomen hebben een netwerk opgebouwd bestaande uit satellieten en observatoria op Aarde die allemaal snel reageren als er een gammaflits wordt waargenomen. Dit netwerk heeft ons geleerd dat gammaflitsen plaatsvinden in sterrenstelsels die miljarden lichtjaren van ons zijn verwijderd. Bovendien is de bron die de gammaflits heeft geproduceerd daarna zichtbaar op lagere energetische golflengtes.

Waar komen gammaflitsen vandaan?

Astronomen hebben ontdekt dat de langdurende gammaflitsen geassocieerd kunnen worden met zogenoemde hypernova’s, enorm sterke supernova’s. Supernova’s vinden plaats als sterren met een massa van 5 tot 10 zonsmassa aan het einde van hun leven imploderen tot een zwart gat. Hypernova’s zijn 100 * helderder dan normale supernova’s en men neemt aan dat ze worden opgewekt door sterren die bijzonder snel om hun as draaien en een enorm sterk magneetveld hebben waardoor er extra energie wordt toegevoegd aan hun verbranding.

De kortdurende gammaflitsen bleven tot 2015 een raadsel en dat had voornamelijk te maken met het feit dat ze maar kort duren en dus niet met vervolgwaarnemingen waren te bestuderen. Ongeveer 30% van alle gammaflitsen zijn kortdurende gammaflitsen. In 2004 lanceerde de NASA de Swift Gamma-Ray Burst Explorer (later omgedoopt naar het Neil Gehrels Swift Observatory). Deze ruimtetelescoop was in staat om om de gloed van kortlevende gammaflitsen te zien en voldoende gegevens te verzamelen  en te bepalen dat ze vermoedelijk werden veroorzaakt door neutronensterren die op elkaar botsen en een zwart gat vormen of zwarte gaten die een neutronenster opeten.

Zulke uitbarstingen zijn zo sterk dat ze rimpelen veroorzaken in de ruimte-tijd. Deze rimpelingen noemen we zwaartekrachtsgolven. Astronomen hebben daarom de LIO ontwikkeld. Deze laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory kan de zwaartekrachtsgolven van deze botsingen waarnemen. Met behulp van LIGO kunnen astronomen meer informatie verzamelen over de processen die plaatsvinden tijdens een kortlevende gammaflits.

Nog steeds raadsels

Er is nog steeds veel onbekend omtrent gammaflitsen. Recente waarnemingen hebben aangetoond dat fotonen die vrijkomen tijdens een gammaflits in dezelfde richting oscilleren maar om de een of andere nog onbekende reden veranderen ze in de loop van de tijd van richting.

In plaats van hun energie naar alle richtingen te verspreiden lijken ook gammaflitsen hun energie in nauwe bundels te focussen en dat betekent dat onze satellieten veel gammaflitsen zullen missen. Alhoewel satellieten gemiddeld een gammaflits per dag waarnemen schatten astronomen dat er gemiddeld ongeveer 500 gammaflitsen per dag optreden.

Tot nu toe zijn gammaflitsen alleen waargenomen in ver verwijderde sterrenstelsels. Echter, het is best mogelijk dat er ook eentje in ons sterrenstelsel plaatsvindt. In het Ordovicium, ongeveer 450 miljoen jaar geleden, vond een van de vijf grote uitstervingen van leven op Aarde plaats. Die is mogelijk veroorzaakt door een ijstijd die door een gammaflits werd geactiveerd. Als er opnieuw een gammaflits relatief dicht bij de Aarde plaatsvindt dan zal die de beschermende ozonlaag van de Aarde kunnen vernietigen en dan word tal het leven op Aarde blootgesteld aan dodelijke ultraviolette straling. Ofschoon wetenschappers een nabije gammaflits dus goed zouden kunnen gebruiken om er meer over te leren is het eigenlijk wel te hopen dat die niet in de nabijheid van de Aarde zal plaatsvinden.

 

Eerste publicatie: 22 januari 2020
Bron: space.com, nasa, wikipedia

 

https://www.space.com/gamma-ray-burst.html