211service.com
We hebben de krachtigste gammaflitsen ooit gedetecteerd
Gammastraaluitbarsting DESY, Wetenschapscommunicatielab
Gammastraaluitbarstingen zijn de krachtigste explosies in het bekende universum, waarvan wordt aangenomen dat ze worden vrijgegeven wanneer een massieve ster instort tot een zwart gat of een neutronenster.
Nu hebben wetenschappers er net een paar ontdekt dat krachtiger is dan we ons hadden kunnen voorstellen. In een trio van nieuwe papieren gepubliceerd in Natuur , melden twee teams van astronomen de detectie van twee gammastraaluitbarstingen die elk energiemetingen uitzonden die groter zijn dan de vorige recordbrekende burst , waaronder een die meer dan 10 keer krachtiger is. Het is een ongekend paar bevindingen die ons zouden moeten helpen meer van deze exotische gebeurtenissen te vinden en een duidelijker beeld te geven van wat er miljarden en miljarden jaren geleden in verre delen van het universum gebeurde.
Gammastraaluitbarstingen zijn krachtiger dan we ooit wisten, zegt Razmik Mirzoyan, een astrofysicus bij het Max Planck Institute en een co-auteur van twee van de artikelen. Het is absoluut opmerkelijk.
De detecties zijn gedaan door twee observatoria: het Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC)-systeem, dat gebruikmaakt van twee telescopen op een van de Canarische Eilanden, en het High Energy Stereoscopic System (HESS), een array van vijf telescopen in Namibië. Beide locaties gebruiken zogenaamde Cherenkov-telescopen met beeldvorming (IACT's).
Wanneer hoogenergetische gammastralen de atmosfeer van de aarde raken, zorgt de interactie ervoor dat luchtmoleculen veranderen in een cascade van elektron-positron-paren. Deze paren razen door de atmosfeer en laten iets vrij dat bekend staat als Cherenkov-straling. De IACT's observeren deze stralingsregen en de resulterende gegevens kunnen worden gereconstrueerd en geanalyseerd om de energie en richting te bepalen van de originele hoogenergetische fotonen - de gammastralen - die de atmosfeer raken.
De eerste burst, GRB 190114C, werd op 14 januari gevonden. Aanvankelijk gedetecteerd door een paar ruimtetelescopen, werd het vervolgens geverifieerd en in de diepte geobserveerd door HESS zodra de coördinaten bekend waren gemaakt. MAGIC ontdekte fotonenergieën in de nagloeiing van GRB 190114C (het vervagende deel van de emissie) die boven het teraelectronvolt (TeV) bereik lagen, wat een biljoen keer energieker is dan zichtbaar licht (zichtbaar licht is ongeveer 1 eV). Tot nu toe was de Krabnevel de helderste bekende bron van TeV-energieën. Deze nieuwe burst verkleint die energieën met een factor 100 en is nu de recordhouder voor de helderste bekende bron van TeV-fotonen.
De tweede burst, GRB 180720B, werd gedetecteerd op 20 juli 2018. Het had energieën van ruim boven de 0,1 TeV, maar nog steeds zwakker dan 1 TeV. Eerdere gammaflitsen waren niet waargenomen boven 100 GeV. De uitbarstingen werden gemeten in de nagloeifase, dus de aanvankelijke energieën van de emissies moeten nog hoger zijn geweest, zegt Mirzoyan.
Vervolgobservaties met behulp van andere observatoria en instrumenten onthullen dat GRB 190114C afkomstig was uit een sterrenstelsel dat 4,5 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd was, terwijl GRB 180720B op 6 miljard lichtjaar afstand ontstond.
Alle gammaflitsen worden buiten de Melkweg geproduceerd, doorgaans op miljarden lichtjaren afstand in sterrenstelsels met veel massieve stervorming. Hoewel we niet precies weten wat deze specifieke heeft gemaakt, weten we dat het beide langdurige uitbarstingen zijn. Dit betekent dat ze worden geproduceerd wanneer een zeldzaam type massieve, snel draaiende ster plotseling instort in een krachtig zwart gat of een snel roterende sterk gemagnetiseerde neutronenster genaamd magnetar, zegt Bing Zhang, een astrofysicus aan de Universiteit van Nevada, Las Vegas, die was niet betrokken bij de onderzoeken. Beide objecten kunnen gammaflitsen produceren en in dit geval werden ze, gelukkig voor astronomen, recht naar de aarde gestraald.
Behalve dat het alleen recordvondsten zijn, geven de twee nieuwe gammaflitsen ons enig inzicht in hoe deze verschijnselen precies worden geproduceerd. Het enige mechanisme dat zou kunnen resulteren in dergelijke hoge-energetische emissies is een opwaartse verstrooiing van fotonen naar hogere energieën, veroorzaakt door botsingen met versnelde elektronen. Veel wetenschappers, waaronder Zhang, hebben lang getheoretiseerd dat een dergelijk mechanisme bestond.
Zoals het geval was met de detectie van zwaartekrachtsgolven, is de grote hoop dat deze ontdekking betekent dat we meer hoogenergetische gammastraaluitbarstingen zullen kunnen zien en ze nog gedetailleerder kunnen karakteriseren. Objecten die zich op miljarden lichtjaren afstand bevinden, zijn ongelooflijk moeilijk te onderzoeken. Gammastraaluitbarstingen zijn enkele van de enige signalen die we kunnen detecteren en die ons iets kunnen vertellen over wat er zo ver weg gebeurt.
Dit bericht is gewijzigd om meer context te bieden over de energie die wordt uitgestraald door deze nieuwste burst-detecties.