Voornaam* per ongeluk ontdekt door Amerikaanse militaire satellieten in de late jaren 1960, zijn kosmische explosies bekend als gammastraaluitbarstingen (GRB's) gaan worden opgevat als de helderste explosies in het universum.

Meestal zijn ze zijn het resultaat van de catastrofale geboorte van een zwart gat in een ver sterrenstelsel. Een manier waarop dit kan gebeuren, is door de ineenstorting van een enkele, massieve ster.

Astronomen zoals ik die in het veld werken, zijn zich terdege bewust van de enorme energieschalen die betrokken zijn bij GRB's. We weten dat ze evenveel energie in gammastraling kunnen vrijgeven als de zon gedurende haar hele leven. Maar af en toe wordt er een gebeurtenis waargenomen die ons toch even doet stilstaan.

In oktober 2022 werden gammastralingsdetectoren op de orbitale satellieten Fermi en het Neil Gehrels Swift Observatory constateerde een uitbarsting bekend als GRB 221009A (de datum van detectie).

Dit bleek al snel een record-setter te zijn. Het werd de helderste aller tijden of de 'boot' genoemd, een handige afkorting onder astronomen die de gebeurtenis bestudeerden en observeerden. Niet alleen begon de Boot helder, hij weigerde ook te vervagen zoals andere uitbarstingen.

We weten nog steeds niet helemaal waarom de uitbarsting zo uitzonderlijk helder was, maar onze nieuwe studie, gepubliceerd Wetenschap Advances, geeft een antwoord op zijn koppige volharding.

De uitbarsting vond plaats op een afstand van 2.4 miljard lichtjaar - relatief dichtbij voor een GRB. Maar zelfs als rekening wordt gehouden met de relatieve afstand, waren de energie van de gebeurtenis en de straling die door de nasleep ervan werd geproduceerd, buiten de hitlijsten. Het is beslist niet normaal dat een kosmisch verre gebeurtenis ongeveer een gigawatt aan energie in de bovenste atmosfeer van de aarde deponeert.

Observeren van smalle kosmische gasstralen

GRB's zoals de Boat lanceren een gasstroom die met bijna de lichtsnelheid de ruimte in beweegt. Hoe de jet precies wordt gelanceerd, blijft een raadsel, maar hoogstwaarschijnlijk gaat het om magnetische velden in de buurt van waar het zwarte gat wordt gevormd.

Het is de vroege emissie van deze jet die we zien als de burst. Later vertraagt ​​de jet en produceert extra straling, een vervagende nagloeiing van licht - van radiogolven tot (in uitzonderlijke gevallen) gammastraling.

Jets nemen we niet direct waar. In plaats daarvan zien we GRB's, net als verre sterren, als punten in de lucht. Desalniettemin hebben we goede redenen om aan te nemen dat GRB's niet in alle richtingen in gelijke mate exploderen. Voor GRB 221009A zou dit zeker onredelijk zijn, omdat het zou betekenen dat de hoeveelheid energie die op aarde wordt gedetecteerd, moet worden vermenigvuldigd met alle andere richtingen - wat neerkomt op veel meer energie dan welke ster dan ook beschikbaar zou hebben.

Een andere aanwijzing dat GRB's afkomstig zijn van jets die ruw op ons gericht zijn, is te danken aan de speciale relativiteitstheorie. Relativiteit leert ons dat de lichtsnelheid constant is, ongeacht hoe snel een bron op ons afkomt. Maar dat zorgt nog steeds voor de richting licht vervormen. Dankzij dit grappige spiegeleffect zal het licht dat in alle richtingen wordt uitgestraald vanaf het oppervlak van een snel bewegende straaljager uiteindelijk sterk worden gefocusseerd langs de bewegingsrichting.

Dat gezegd hebbende, de randen van een jet die in onze richting komt, zullen heel lichtjes weggebogen zijn, wat betekent dat hun licht van onze richting af is gericht. Pas later, als de straal langzamer gaat, komen de randen normaal in zicht en begint de nagloeiing sneller te vervagen.

Maar ook hier overtrad GRB 221009A de regels. De randen waren nooit te zien en het voegde zich bij een selecte groep zeer heldere uitbarstingen die weigeren normaal te vervagen. In plaats van langzaam te beginnen vervagen en dan snel te verdwijnen, vervaagt het gestaag in de loop van de tijd.

In ons werk laten we zien hoe het uiterlijk van de jetranden kan worden verduisterd op een manier die overeenkomt met de waarnemingen van de boot. Het kernidee is als volgt: ja, er werd een smalle jet gelanceerd, maar hij had moeite om aan de instortende ster te ontsnappen, wat leidde tot veel vermenging met stellair gas langs de zijkanten van de jet.

Van simulatie tot observatie

Om te testen of dit inderdaad het geval was, namen we een resultaat van een computersimulatie deze vermenging laten zien en implementeren in een model dat daadwerkelijk direct vergeleken kan worden met de bootdata. En het toonde aan dat wat normaal gesproken een snelle omschakeling naar een sterk wegvallend signaal zou zijn, nu een slepende aangelegenheid werd.

Straling van het door schokken verhitte gas van de stervende ster bleef in ons gezichtsveld verschijnen, wat verklaart waarom het zo helder bleef. Dit bleef gebeuren tot het punt dat elke karakteristieke jetsignatuur verloren ging in de algehele emissie.

Op deze manier bevestigt GRB 221009A niet alleen de verwachtingen van simulatie, maar geeft het ook een aanwijzing voor vergelijkbare heldere gebeurtenissen in het verleden, waar mensen zich aan moesten houden de energieraming naar boven herzien in afwachting van een jet edge om te laten zien.

We berekenden dat de kans op het zien van zo'n heldere uitbarsting ongeveer één op de duizend jaar is, dus we mogen blij zijn dat we er een hebben gezien. Maar er blijven vragen. Welke rol spelen bijvoorbeeld magnetische velden?

Theoretici en numerieke modelbouwers zullen deze zaken jarenlang onderzoeken, de bootgegevens doorzoeken terwijl we uitkijken naar het volgende grote evenement dat eraan komt.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Afbeelding tegoed: NASA. Een röntgenstraal van de helderste gammastraaluitbarsting ooit weerkaatst door stoflagen, waardoor uitgebreide 'lichtecho's' van de eerste ontploffing ontstaan.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• EVM Financiën. Uniforme interface voor gedecentraliseerde financiën. Toegang hier.
• Quantum Media Groep. IR/PR versterkt. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://singularityhub.com/2023/06/08/brightest-cosmic-explosion-of-all-time-scientists-may-have-solved-the-mystery-of-its-persistence/