Kosmische straling: de helderste gammastraaluitbarsting aller tijden en het mysterie ervan
De helderste gammastraaluitbarsting aller tijden en zijn geheim
Illustratie van GRB 221009A, de officiële naam van de bliksemschicht
Bron: Afbeelding met dank aan het IHEP/HXMT & GECAM-team
Een zeer zeldzame gebeurtenis: in oktober 2022 trof een gammastraal de aarde. De schemering is nog te zien. Astrofysici zijn enthousiast en onderzoeken de oorsprong – en of er een zwart gat is.
Vijfde1,9 miljard jaar geleden vond er een bijzondere gebeurtenis plaats in een ver sterrenstelsel. De hoogenergetische gammastraling die tijdens de operatie vrijkwam, trof kort daarna de aarde. Om precies te zijn op 9 oktober 2022. Het was de krachtigste gammastraaluitbarsting ooit geregistreerd. Vrijwel gelijktijdig sloegen de twee ruimtetelescopen Fermi en Swift automatisch alarm.
Astronomen over de hele wereld begonnen hun telescopen te richten op de oorsprong van de kosmische ramp. In de Astrofysische dagboekbrieven Verschillende teams presenteren nu de resultaten van hun waarnemingen: de helderste gammastraaluitbarsting die ooit is geregistreerd, blijft een mysterie en er was geen spoor van een exploderende ster.
De gammastraaluitbarsting was vanaf het begin raar, herinnert Swift’s Maia Willems zich: “Het was erg helder, dus ik dacht eerst dat het iets anders moest zijn.” Maar aangezien Fermi en andere observatoria ook de stralingsuitbarsting hadden geregistreerd, werd het al snel duidelijk: GRB 221009A – zoals het officieel heet – was de krachtigste gammastraaluitbarsting ooit geregistreerd.
Illustratie van de Insight-HXMT- en GECAM-C-satellieten
Bron: Afbeelding met dank aan het IHEP/HXMT & GECAM-team
Gammastraling met röntgenlussen: waarnemingen twee en vijf dagen na de explosie van GRB 221009A
Bron: ESA / XMM-Newton / M. Rigocelli (INAF)
Vanwege de enorme helderheid vermoedden onderzoekers aanvankelijk dat het een explosie was in ons eigen Melkwegstelsel, misschien enkele tienduizenden lichtjaren verwijderd.
Maar metingen van verschillende astronomische instrumenten toonden al snel aan dat de bron van de gammastraaluitbarsting veel verder weg was, in een melkwegstelsel op ongeveer 1,9 miljard lichtjaar afstand. En zo was het duidelijk: de veroorzaakte explosie moet krachtig zijn om de flits helder te laten schijnen vanaf deze afstand in de aardse hemel.
Bovendien moet de gammastraling strak naar de aarde worden gericht. Dit maakt GRB 221009A tot een uiterst zeldzame gebeurtenis – Esa’s Alicia Rocco-Escurial schat dat zo’n krachtige gammastraaluitbarsting de aarde slechts om de paar duizend jaar kan treffen: “Dus we hadden veel geluk om zo’n gebeurtenis mee te maken.”
Astrofysici vermoeden twee verschillende oorzaken voor gammastraaluitbarstingen. Korte flitsen van minder dan twee seconden veroorzaakt door de ineenstorting van een oude, zeer massieve ster. Hierdoor ontstaat een zwart gat. Aan de andere kant treden langere flitsen op wanneer twee neutronensterren of zwarte gaten samensmelten, wat ook zwaartekrachtgolven veroorzaakt.
De gammastraaluitbarsting van 9 oktober 2022 behoort tot de eerste categorie – hij was kort en er werden geen zwaartekrachtgolven gedetecteerd.
In beide gevallen wordt een deel van de energie van de ontploffing de ruimte in geschoten, onder andere in de vorm van gammastraling. Pas wanneer zo’n stralingsbundel de aarde raakt, registreren astronomen een gammastraaluitbarsting en ontvangen zo informatie over een verre kosmische catastrofe. Berekeningen tonen aan dat GRB 221009A in totaal één gigawatt aan energie naar de bovenste atmosfeer heeft overgebracht – waardoor de ionosfeer kortstondig werd verlicht.
Evenzo heeft de neerslag van gammastraling ook twee dozijn stofwolken in de Melkweg doen ontbranden – een kans voor astrofysici om hun aard te bestuderen. Zoals waarnemingen met de Europese XMM-Newton-ruimtetelescoop laten zien, bestaat het stof in deze wolken voornamelijk uit grafiet.
Nu, een half jaar na de gebeurtenis, houden astronomen nog steeds regelmatig het gebied van oorsprong van de gammastraaluitbarsting in de gaten. Omdat de nagloeiing van de explosie nog zichtbaar is, mogelijk nog lang door de kracht van de flits.
“We zullen de nagloed nog jaren zien”, legt Volodymyr Savchenko van de Universiteit van Genève uit. Door de aurora te observeren hopen de onderzoekers de oorzaak van de uitbarsting te kunnen achterhalen.
Dit blijft op dit moment een mysterie. Andrew Levan van de Radbound Universiteit in Nederland en collega’s doen verslag van hun zoektocht naar de overblijfselen van een ontplofte ster met behulp van de Hubble- en Webb-ruimtetelescopen. Ze hebben niets gevonden. “En het is gek”, zegt Levan, “we weten niet wat dat betekent.” Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat het zwarte gat zo snel is gevormd dat alle overblijfselen van de explosie onmiddellijk zouden zijn weggevaagd.
De onderzoekers willen nu specifiek zoeken naar zware elementen zoals goud in het gebied, die alleen bij dergelijke uitbarstingen kunnen voorkomen. GRB 221009 houdt wetenschappers nog wel even bezig.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”