Ons universum schijnt helder met licht over het elektromagnetische spectrum. Hoewel het meeste van dit licht afkomstig is van sterren zoals onze zon in sterrenstelsels zoals de onze, we worden vaak behandeld met korte en heldere flitsen die hele sterrenstelsels zelf overtreffen. Van sommige van deze helderste flitsen wordt aangenomen dat ze worden geproduceerd bij catastrofale gebeurtenissen, zoals de dood van massieve sterren of de botsing van twee stellaire lijken die bekend staan ​​als neutronensterren. Onderzoekers hebben deze heldere flitsen of "transiënten" lang bestudeerd om inzicht te krijgen in de dood en het hiernamaals van sterren en de evolutie van ons universum.

Astronomen worden soms begroet met transiënten die de verwachtingen tarten en puzzeltheoretici die lang hebben voorspeld hoe verschillende transiënten eruit zouden moeten zien. In oktober 2014, een langetermijnmonitoringprogramma van de zuidelijke hemel met de Chandra-telescoop - het vlaggenschip van de NASA-röntgentelescoop - ontdekte zo'n raadselachtige transiënt genaamd CDF-S XT1:een heldere transiënt die een paar duizendsten van een seconde aanhoudt. De hoeveelheid energie die CDF-S XT1 in röntgenstraling vrijgeeft, was vergelijkbaar met de hoeveelheid energie die de zon gedurende een miljard jaar uitstraalt. Sinds de oorspronkelijke ontdekking, astrofysici hebben veel hypothesen bedacht om deze voorbijgaande aard te verklaren; echter, geen enkele is overtuigend geweest.

In een recente studie, een team van astrofysici onder leiding van Dr. Nikhil Sarin (Monash University), een postdoctoraal onderzoeker van OzGrav, ontdekte dat de waarnemingen van de CDF-S XT1 overeenkomen met de voorspellingen van de straling die wordt verwacht van een hogesnelheidsstraalvliegtuig dat dicht bij de lichtsnelheid reist. Dergelijke "uitstromen" kunnen alleen worden geproduceerd in extreme astrofysische omstandigheden, zoals de verstoring van een ster als deze wordt verscheurd door een enorm zwart gat, de ineenstorting van een massieve ster of de botsing van twee neutronensterren.

Uit de studie van Sarin et al. bleek dat de uitstroom van CDF-S XT1 waarschijnlijk werd geproduceerd door twee neutronensterren die samensmolten. Dit inzicht maakt CDF-S XT1 vergelijkbaar met de gedenkwaardige ontdekking uit 2017 genaamd GW170817 - de eerste waarneming van zwaartekrachtgolven, kosmische rimpelingen in het weefsel van ruimte en tijd, hoewel CDF-S XT1 450 keer verder van de aarde verwijderd is. Deze enorme afstand betekent dat deze samensmelting heel vroeg in de geschiedenis van het universum plaatsvond; het kan ook een van de verste fusies van neutronensterren zijn die ooit zijn waargenomen.

Botsingen met neutronensterren zijn de belangrijkste plaatsen in het universum waar zware elementen zoals goud, zilver en plutonium ontstaan. Aangezien CDF-S XT1 vroeg in de geschiedenis van het universum plaatsvond, deze ontdekking bevordert ons begrip van de chemische overvloed en elementen van de aarde.

Recente waarnemingen van een andere voorbijgaande AT2020blt in januari 2020 - voornamelijk met de Zwicky Transient Facility - hebben astronomen voor een raadsel gesteld. Het licht van deze transiënt is als de straling van snelle uitstromen die worden gelanceerd tijdens het instorten van een massieve ster. Dergelijke uitstromen produceren typisch hogere energie gammastralen; echter, ze ontbraken in de gegevens - ze werden niet waargenomen. Deze gammastralen kunnen slechts om een ​​van de volgende drie redenen ontbreken:1) De gammastralen werden niet geproduceerd, 2) De gammastralen werden van de aarde af gericht, 3) De gammastraling was te zwak om gezien te worden.

In een aparte studie, opnieuw geleid door OzGrav-onderzoeker Dr. Sarin, de astrofysici van de Monash University werkten samen met onderzoekers in Alabama, Louisiana, Portsmouth en Leicester om aan te tonen dat AT2020blt waarschijnlijk gammastraling produceerde die naar de aarde was gericht, ze waren gewoon erg zwak en werden gemist door onze huidige instrumenten.

Dr. Sarin zegt:"Samen met andere soortgelijke voorbijgaande waarnemingen, deze interpretatie betekent dat we nu het raadselachtige probleem beginnen te begrijpen van hoe gammastraling wordt geproduceerd in catastrofale explosies in het hele universum."

De klasse van heldere transiënten die gezamenlijk bekend staan ​​als gammastraaluitbarstingen, inclusief CDF-S XT1, AT2020blt, en AT2021elke, genoeg energie produceren om hele sterrenstelsels in slechts één seconde te overtreffen.

"Ondanks dit, het precieze mechanisme dat de hoogenergetische straling produceert die we van de andere kant van het universum detecteren, is niet bekend, " legt Dr. Sarin uit. "Deze twee studies hebben enkele van de meest extreme gammaflitsen onderzocht die ooit zijn gedetecteerd. Met verder onderzoek, kunnen we eindelijk de vraag beantwoorden waar we al tientallen jaren over nadenken:hoe werken gammaflitsen?"