Dankzij geluk en geavanceerde wetenschappelijke apparatuur hebben wetenschappers voor het eerst een Gamma Ray Burst-straaljager kunnen observeren met een radiotelescoop en de polarisatie van radiogolven erin voor de eerste keer kunnen detecteren - waardoor we dichter bij een begrip komen van wat de krachtigste explosies van het universum veroorzaakt .

Gamma Ray Bursts (GRB's) zijn de meest energetische explosies in het universum, machtige jets uitstralen die door de ruimte reizen met meer dan 99,9% de snelheid van het licht, als een ster die veel massiever is dan onze zon aan het einde van zijn leven instort om een ​​zwart gat te produceren.

Het bestuderen van het licht van Gamma Ray Burst-jets terwijl we het door de ruimte detecteren, is onze beste hoop om te begrijpen hoe deze krachtige jets worden gevormd. maar wetenschappers moeten snel zijn om hun telescopen in positie te krijgen en de beste gegevens te krijgen. De detectie van gepolariseerde radiogolven van de jet van een burst, mogelijk gemaakt door een nieuwe generatie geavanceerde radiotelescopen, biedt nieuwe aanwijzingen voor dit mysterie.

Het licht van deze bijzondere gebeurtenis, bekend als GRB 190114C, die ongeveer 4,5 miljard jaar geleden explodeerde met de kracht van miljoenen zonnen aan TNT, bereikte NASA's Neil Gehrels Swift Observatory op 14 januari, 2019.

Een snelle waarschuwing van Swift stelde het onderzoeksteam in staat om de Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA)-telescoop in Chili te sturen om de burst te observeren, slechts twee uur nadat Swift deze had ontdekt. Twee uur later kon het team de GRB observeren vanaf de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)-telescoop toen deze zichtbaar werd in New Mexico, VS.

Door de metingen van deze observatoria te combineren, kon het onderzoeksteam de structuur van magnetische velden in de jet zelf bepalen, die van invloed is op hoe het radiolicht wordt gepolariseerd. Theorieën voorspellen verschillende rangschikkingen van magnetische velden in de jet, afhankelijk van de oorsprong van de velden, dus het vastleggen van radiogegevens stelde de onderzoekers in staat om deze theorieën voor het eerst te testen met observaties van telescopen.

Het onderzoeksteam, van de Universiteit van Bath, Noordwestelijke Universiteit, de Open Universiteit van Israël, Harvard universiteit, Staatsuniversiteit van Californië in Sacramento, het Max Planck Instituut in Garching, en Liverpool John Moores University ontdekte dat slechts 0,8% van het straallicht gepolariseerd was, wat betekent dat het magnetische veld van de jet alleen over relatief kleine plekken werd geordend - elk minder dan ongeveer 1% van de diameter van de jet. Grotere plekken zouden meer gepolariseerd licht hebben geproduceerd.

Deze metingen suggereren dat magnetische velden een minder belangrijke structurele rol kunnen spelen in GRB-jets dan eerder werd gedacht.

Dit helpt ons de mogelijke verklaringen voor de oorzaken en krachten van deze buitengewone explosies te verfijnen. De studie is gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven .

Eerste auteur Dr. Tanmoy Laskar, van de Astrofysica-groep van de Universiteit van Bath, zei:"We willen begrijpen waarom sommige sterren deze buitengewone jets produceren wanneer ze sterven, en het mechanisme waarmee deze jets van brandstof worden voorzien - de snelst bekende uitstroom in het universum, bewegen met snelheden die dicht bij die van licht liggen en schijnen met de ongelooflijke helderheid van meer dan een miljard zonnen gecombineerd.

"Ik zat in een taxi op weg naar de luchthaven O'Hare in Chicago, na een bezoek met medewerkers toen de burst afging. De extreme helderheid van deze gebeurtenis en het feit dat het meteen zichtbaar was in Chili, maakte het een belangrijk doelwit voor onze studie, en dus nam ik onmiddellijk contact op met ALMA om te zeggen dat we deze zouden gaan observeren, in de hoop het eerste radiopolarisatiesignaal te detecteren.

"Het was toevallig dat het doelwit goed in de lucht was geplaatst voor observaties met zowel ALMA in Chili als de VLA in New Mexico. Beide faciliteiten reageerden snel en het weer was uitstekend. We hebben vervolgens twee maanden lang een nauwgezet proces doorgemaakt om ervoor te zorgen dat onze meting was echt en vrij van instrumentele effecten. Alles gecontroleerd, en dat was spannend.

Dr. Kate Alexander, die de VLA-waarnemingen leidde, zei:"De lagere frequentiegegevens van de VLA hielpen te bevestigen dat we het licht van de jet zelf zagen, in plaats van door de interactie van de jet met zijn omgeving."

Dr. Laskar voegde toe:"Deze meting opent een nieuw venster in GRB-wetenschap en de studies van energetische astrofysische jets. We willen graag weten of het lage niveau van polarisatie dat in dit geval wordt gemeten, kenmerkend is voor alle GRB's, en als het zo is, wat dit ons zou kunnen vertellen over de magnetische structuren in GRB-jets en de rol van magnetische velden bij het aandrijven van jets door het hele universum."

Professor Carole Mundell, Head of Astrophysics at the University of Bath, added:"The exquisite sensitivity of ALMA and rapid response of the telescopes has, Voor de eerste keer, allowed us to swiftly and accurately measure the degree of polarisation of microwaves from a GRB afterglow just two hours after the blast and probe the magnetic fields that are thought to drive these powerful, ultrafast outflows."

The research team plans to hunt for more GRBs to continue to unravel the mysteries of the biggest explosions in the universe.

The study "ALMA detection of a linearly polarized reverse shock in GRB 190114C" is published in Astrofysische journaalbrieven .