Een internationaal team van onderzoekers heeft onlangs een krachtig hulpmiddel gepresenteerd voor het karakteriseren en classificeren van gammastraaluitbarstingen (GRB's) om hun gebruik als tracers van de expansiegeschiedenis van het universum mogelijk te maken. Het werk, die is gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , is een statistische analyse van de eigenschappen van de mysterieuze GRB's, gericht op het bepalen van een subgroep van GRB's en het onderzoeken van de fysieke oorsprong van deze systemen.

GRB's zijn de krachtigste high-energy events die bekend zijn, duurt van enkele seconden tot enkele uren. Tijdens hun kortstondige fase van zeer energierijke gammastraling (de prompt), ze zenden dezelfde hoeveelheid energie uit die de zon gedurende zijn hele leven afgeeft. Ze zijn gedetecteerd op een zodanige afstand dat hun licht naar ons toe reist sinds het universum slechts een duizendste van zijn huidige grootte was. Ondanks tientallen jaren van observaties, er is nog steeds bitter weinig definitief bekend over de fysieke mechanismen die ze produceren. Er zijn veel voorgestelde oorsprongen, inclusief de explosies van extreem zware sterren, de samensmeltingen van neutronensterren of de spin-down van gemagnetiseerde massieve sterren.

Omdat GRB's veel vroeger kunnen worden gedetecteerd dan supernova's, het bepalen van hun intrinsieke helderheid zou de expansiegeschiedenis van het universum kunnen herleiden tot aanzienlijk meer verre kosmologische tijden dan momenteel mogelijk is. Hoofdauteur Dr. Maria Dainotti heeft aangetoond dat de details van de minder energetische maar veel langer aanhoudende röntgennagloeiplateaufase een subklasse van lange GRB's kunnen definiëren, zodat er een zeer nauwe correlatie verschijnt tussen de duur van de röntgenfoto plateaufase, zijn helderheid, en de helderheid van de directe gammastraalfunctie (zie Fig. 1). Deze correlatie met drie parameters wijst een vlak aan waarin de assen, lengte, breedte en hoogte vertegenwoordigen deze hoeveelheden.

De onderzoekers hebben het monster onderverdeeld in categorieën:het vliegtuig geïdentificeerd door gouden GRB's, en GRB's met zeer goed gedefinieerde en minder steile röntgenplateaus. Deze analyse laat een nog kleinere spreiding zien in vergelijking met de vlakken afgeleid van de andere klassen. Dit suggereert het gebruik ervan voor kosmologische studies waarbij het essentieel is om de precieze helderheid van de gebruikte kosmologische tracers te kennen.

Er zijn aanwijzingen voor een andere fysieke oorsprong voor korte GRB's met uitgebreide emissie in vergelijking met de andere klassen. Dit is van belang voor het ontluikende veld van zwaartekrachtsgolfastronomie, waarin een duidelijk signaal kan worden verwacht in verband met gebeurtenissen met een korte of lange GRB-associatie. Dus, de afstand tot fundamentele vlakken die worden gekenmerkt door GRB's met bepaalde kenmerken wordt een cruciaal hulpmiddel om onderscheid te maken tussen GRB-categorieën, leiden tot een dieper begrip van hun aard. Er is een statistisch verschil tussen het gouden monstervlak en het vlak dat wordt geïdentificeerd door kort met verlengde emissie.

De onderzoekers zetten stappen in de richting van de identificatie van het diverse mengsel van soorten waaruit de gammastraaldierentuin bestaat, een zeer uitdagend programma dat uiteindelijk de fysieke mechanismen zal bepalen die verantwoordelijk zijn voor de vele gammastralingsvariëteiten, en eindelijk de belofte van hun gebruik als kosmologische sondes waarmaken.