Gammastraaluitbarstingen, korte en intense flitsen van energetische straling afkomstig uit de ruimte, zijn de helderste explosies in het heelal. Omdat gammastraling door de atmosfeer wordt tegengehouden, de uitbarstingen werden eind jaren zestig per ongeluk ontdekt door de Vela-satellieten, defensiesatellieten gestuurd om door de mens veroorzaakte nucleaire explosies in de ruimte te volgen.

Sinds hun ontdekking staan ​​de bursts in het middelpunt van de belangstelling met verschillende speciale satellieten die zijn gelanceerd om hun oorsprong te onderzoeken. Eind jaren negentig realiseerde men zich dat lange uitbarstingen (die langer dan een paar seconden duren) ontstaan ​​tijdens de dood en ineenstorting van massieve sterren, terwijl in het eerste decennium van deze eeuw werd ontdekt dat kortere uitbarstingen (die minder dan een paar seconden duren) optreden bij het samensmelten van neutronensterren. Dit laatste besef werd twee jaar geleden op dramatische wijze bevestigd met gelijktijdige waarnemingen van zwaartekrachtsgolven door de zwaartekrachtgolfdetectoren LIGO en Virgo en een korte burst door twee satellieten, NASA's Fermi en ESA's Integral.

Er bleven nog veel mysteries over met betrekking tot deze uitbarstingen. Bijzonder raadselachtig was de vraag hoe de hoogenergetische straling wordt geproduceerd. Afgelopen januari detecteerde een gammastralingsdetector aan boord van NASA's Neil Gehrels Swift-satelliet GRB 190114C, een heldere uitbarsting die 4,5 miljard jaar geleden plaatsvond in een ver sterrenstelsel. Na een trigger van Swift, de MAGISCHE telescoop, een Cherenkov-detector op het Roque de los Muchachos Observatorium in La Palma, Spanje, zwenkte naar de locatie van de burst en detecteerde extreem hoge energiefotonen (bij TeV-energieën) die eruit kwamen. De ultrahoge energie TeV-fotonen, die ongeveer 50 seconden na de snelle emissie werden waargenomen, in de zogenaamde nagloeifase, waren minstens 10 keer energieker dan de fotonen met de hoogste energie die eerder werden gedetecteerd door een burst.

Inmiddels zijn alleen voorlopige gegevens van de MAGIC-waarnemingen gepubliceerd. Nog altijd, Prof. Evgeny Derishev van het Instituut voor Toegepaste Natuurkunde in Nizhny Novogorod en Prof. Tsvi Piran van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem combineerden deze gegevens met waarnemingen van fotonen met lagere energie (röntgenstraling) uitgevoerd door de Neil Gehrels Swift en hebben aangetoond dat ze onthullen de details van het emissiemechanisme. In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven , de auteurs laten zien dat de waargenomen straling afkomstig moet zijn van een jet die met 0,9999 de lichtsnelheid naar ons toe beweegt. De door MAGIC waargenomen hoogenergetische straling werd uitgezonden door elektronen die in de jet werden versneld tot TeV-energieën. Het emissieproces kan ook worden geïdentificeerd:het is het zogenaamde "inverse Compton-mechanisme" waarbij ultrahoge energie-elektronen botsen met laag-energetische fotonen en hun energie verhogen. Opmerkelijk is dat dezelfde relativistische elektronen ook de laagenergetische "zaad"-fotonen produceren via synchrotronstraling.

"MAGIC heeft de Rosetta-steen van gammastraaluitbarstingen gevonden, " zegt prof. Piran. "Deze unieke detectie stelt ons voor het eerst in staat onderscheid te maken tussen verschillende emissiemodellen en te ontdekken wat de exacte omstandigheden zijn bij de explosie. We begrijpen nu ook waarom dergelijke straling in het verleden niet werd waargenomen." Toekomstige Cherenkov-telescopen zoals de geplande Cherenkov Telescope Array, een multinationaal project in aanbouw, zal veel gevoeliger zijn dan MAGIC. De huidige detectie suggereert dat er in de toekomst nog veel meer van dergelijke gebeurtenissen zullen worden gedetecteerd en licht zullen blijven werpen op dit kosmische mysterie.