De aarde wordt de meeste dagen gestraald door milde korte gammastraaluitbarstingen (GRB's). Maar soms, een gigantische uitbarsting zoals GRB 200415A arriveert in onze melkweg, meeslepende energie die onze zon in de schaduw stelt. In feite, de krachtigste explosies in het heelal zijn gammaflitsen.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers hebben aangetoond dat GRB 200415A afkomstig is van een andere mogelijke bron voor korte GRB's. Het barstte los uit een zeer zeldzame, krachtige neutronenster genaamd een magnetar.

Eerder gedetecteerde GRB's kwamen van relatief ver weg van ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg. Maar deze was van veel dichter bij huis, in kosmische termen.

GRB-explosies kunnen de ontvangst van mobiele telefoons op aarde verstoren, maar ze kunnen ook boodschappers zijn uit de zeer vroege geschiedenis van het universum.

Een ander eindspel

"Onze zon is een heel gewone ster. Als hij sterft, het zal groter worden en een rode reuzenster worden. Daarna zal het instorten tot een kleine compacte ster die een witte dwerg wordt genoemd. Maar sterren die veel massiever zijn dan de zon spelen een ander eindspel, " zegt Prof Soebur Razzaque van de Universiteit van Johannesburg.

Razzaque leidde een team dat GRB-gedrag voorspelde voor onderzoek gepubliceerd in Natuurastronomie op 13 januari, 2021 .

"Als deze massieve sterren sterven, ze exploderen in een supernova. Wat daarna overblijft is een zeer kleine compacte ster, klein genoeg om in een vallei van ongeveer 20 km doorsnee te passen. Deze ster wordt een neutronenster genoemd. Het is zo dicht dat slechts een lepel ervan tonnen zou wegen op aarde, " hij zegt.

Deze massieve sterren en wat er nog van over is, veroorzaken de grootste explosies in het heelal.

Een veelzeggende fractie van een seconde

Wetenschappers weten al een tijdje dat supernova's lange GRB's spuiten, die bursts zijn die langer dan twee seconden duren. in 2017, ze ontdekten dat twee neutronensterren die in elkaar spiralen, ook een korte GRB kunnen afgeven. De uitbarsting van 2017 kwam van een veilige 130 miljoen lichtjaar van ons vandaan.

Maar dat kon geen van de andere GRB's verklaren die onderzoekers bijna dagelijks in onze lucht konden detecteren.

Dit veranderde in een fractie van een seconde om 04.42 uur U.S. Eastern Time op 15 april, 2020. Op die dag, een gigantische flare GRB vloog langs Mars. Het kondigde zichzelf aan aan satellieten, een ruimtevaartuig en het internationale ruimtestation in een baan om onze planeet. Het was de eerste bekende gigantische flare sinds de lancering in 2008 van NASA's Fermi Gamma-ray-ruimtetelescoop. En het duurde slechts 140 milliseconden, over een oogwenk.

Maar deze keer, de in een baan om de aarde draaiende telescopen en instrumenten legden veel meer gegevens vast over de gigantische flare GRB dan de vorige die 16 jaar eerder werd gedetecteerd.

Bursts uit een andere bron

De ongrijpbare kosmische bezoeker werd GRB 200415A genoemd. Het Inter Planetaire Netwerk (IPN), een consortium van wetenschappers, uitgezocht waar de gigantische fakkel vandaan kwam. GRB 200415A explodeerde vanuit een magnetar in sterrenstelsel NGC 253, in het sterrenbeeld Beeldhouwer, ze zeggen.

Alle eerder bekende GRB's waren terug te voeren op supernova's of twee neutronensterren die in elkaar spiralen.

"In de Melkweg zijn er tienduizenden neutronensterren, " zegt Razzaque. "Van die, slechts 30 zijn momenteel bekend als magnetars.

"Magnetars zijn tot duizend keer magnetischer dan gewone neutronensterren. De meeste zenden zo nu en dan röntgenstraling uit. Maar tot nu toe, we kennen slechts een handvol magnetars die gigantische fakkels produceerden. De helderste die we konden detecteren was in 2004. Toen arriveerde GRB 200415A in 2020."

Galaxy NGC 253 is buiten ons huis, De melkweg, maar het is slechts 11,4 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Dat is relatief dichtbij als we het hebben over de nucleaire frituurkracht van een gigantische flare GRB.

Een gigantische uitbarsting is zoveel krachtiger dan zonnevlammen van onze zon, het is moeilijk voor te stellen. Grote zonnevlammen van onze zon verstoren soms de ontvangst van mobiele telefoons en elektriciteitsnetten.

De gigantische flare GRB in 2004 verstoorde ook communicatienetwerken.

Tweede golf voor het eerst gepakt

"Geen twee gammastraaluitbarstingen (GRB's) zijn ooit hetzelfde, zelfs als ze op een vergelijkbare manier gebeuren. En ook geen twee magnetars zijn hetzelfde. We proberen nog steeds te begrijpen hoe sterren hun leven beëindigen en hoe deze zeer energetische gammastraling wordt geproduceerd. zegt Razzaque.

"Het is pas in de laatste 20 jaar of zo, dat we alle instrumenten hebben om deze GRB-gebeurtenissen op veel verschillende manieren te detecteren - in zwaartekrachtsgolven, Radio golven, zichtbaar licht, Röntgenstralen en gammastralen."

"GRB 200415A was de eerste keer ooit dat zowel de eerste als de tweede explosie van een gigantische flare werd gedetecteerd, " hij zegt.

De tweede golf begrijpen

In 2005 onderzoek, Razzaque voorspelde een eerste en tweede explosie tijdens een gigantische flare.

Voor het huidige onderzoek in Natuurastronomie , hij leidde een team, waaronder Jonathan Granot van de Open Universiteit in Israël, Ramandeep Gill van de George Washington University en Matthew Baring van de Rice University.

Ze ontwikkelden een bijgewerkt theoretisch model, of voorspelling, van hoe een tweede explosie in een gigantische flare GRB eruit zou zien. Na 15 april, 2020 , ze konden hun model vergelijken met gegevens gemeten uit GRB 200415A.

"De gegevens van de Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi GBM) vertellen ons over de eerste explosie. Gegevens van de Fermi Large Area Telescope (Fermi LAT) vertellen ons over de tweede, ' zegt Razzaque.

"De tweede explosie vond ongeveer 20 seconden na de eerste plaats, en heeft een veel hogere gammastralingsenergie dan de eerste. Het duurde ook langer. We moeten echter nog steeds begrijpen wat er na een paar honderd seconden gebeurt."

Boodschappers over diepe tijd

Als de volgende gigantische uitbarsting GRB dichter bij ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, plaatsvindt, een krachtige radiotelescoop op de grond zoals MeerKAT in Zuid-Afrika, kan het misschien detecteren, hij zegt.

"Dat zou een uitstekende gelegenheid zijn om de relatie tussen zeer hoge energie-gammastraling en radiogolfemissies bij de tweede explosie te bestuderen. En dat zou ons meer vertellen over wat wel en niet werkt in ons model."

Hoe beter we deze vluchtige explosies begrijpen, hoe beter we het universum waarin we leven kunnen begrijpen. Een ster die kort na het begin van het universum sterft, zou vandaag de ontvangst van mobiele telefoons kunnen verstoren.

"Ook al exploderen gammastraaluitbarstingen van een enkele ster, we kunnen ze al heel vroeg in de geschiedenis van het universum detecteren. Zelfs als we teruggaan naar de tijd dat het universum een ​​paar honderd miljoen jaar oud was, " zegt Razzaque. "Dat is in een extreem vroeg stadium van de evolutie van het universum. De sterren die toen stierven... we detecteren nu pas hun gammaflitsen, omdat licht tijd nodig heeft om te reizen. Dit betekent dat gammaflitsen ons meer kunnen vertellen over hoe het universum zich in de loop van de tijd uitbreidt en evolueert."

De Natuurastronomie artikel is getiteld "Hoge-energetische emissie van een magnetar-reuzenvlam in de Sculptor-melkweg."