Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Citizen science-project dat gammaflitsen classificeert

Gammastraaluitbarstingen, zoals weergegeven in deze illustratie, zijn het gevolg van krachtige astronomische gebeurtenissen. Credit:NASA, ESA en M. Kornmesser

Wanneer verre sterren ontploffen, zenden ze energieflitsen uit, gammaflitsen genaamd, die zo helder zijn dat telescopen op aarde ze kunnen detecteren. Het bestuderen van deze pulsen, die ook afkomstig kunnen zijn van samensmeltingen van enkele exotische astronomische objecten zoals zwarte gaten en neutronensterren, kan astronomen zoals ik helpen de geschiedenis van het universum te begrijpen.



Ruimtetelescopen detecteren gemiddeld één gammaflits per dag, wat bijdraagt ​​aan de duizenden uitbarstingen die door de jaren heen zijn gedetecteerd, en een gemeenschap van vrijwilligers maakt onderzoek naar deze uitbarstingen mogelijk.

Op 20 november 2004 lanceerde NASA het Neil Gehrels Swift Observatorium, ook bekend als Swift. Swift is een ruimtetelescoop met meerdere golflengten die wetenschappers gebruiken om meer te weten te komen over deze mysterieuze gammaflitsen uit het universum.

Gammastralingsuitbarstingen duren gewoonlijk slechts een zeer korte tijd, van enkele seconden tot enkele minuten, en het grootste deel van hun emissie vindt plaats in de vorm van gammastraling, die deel uitmaakt van het lichtspectrum dat onze ogen niet kunnen zien. Gammastraling bevat veel energie en kan menselijke weefsels en DNA beschadigen.

Gelukkig blokkeert de atmosfeer van de aarde de meeste gammastraling vanuit de ruimte, maar dat betekent ook dat de enige manier om gammaflitsen waar te nemen is via een ruimtetelescoop zoals Swift. Gedurende de 19 jaar van zijn observaties heeft Swift meer dan 1.600 gammaflitsen waargenomen. De informatie die het verzamelt uit deze uitbarstingen helpt astronomen op de grond de afstanden tot deze objecten te meten.

Terugkijken in de tijd

De gegevens van Swift en andere observatoria hebben astronomen geleerd dat gammaflitsen een van de krachtigste explosies in het universum zijn. Ze zijn zo helder dat ruimtetelescopen zoals Swift ze vanuit het hele universum kunnen detecteren.

NASA's Swift-observatorium, dat gammastraling detecteert. Credit:NASA E/PO, Sonoma State University/Aurore Simonnet

In feite behoren gammaflitsen tot een van de verste astrofysische objecten die door telescopen worden waargenomen.

Omdat licht zich met een eindige snelheid voortbeweegt, kijken astronomen feitelijk terug in de tijd terwijl ze verder het universum in kijken.

De verste gammaflits ooit waargenomen vond zo ver weg plaats dat het licht er 13 miljard jaar over deed om de aarde te bereiken. Dus toen telescopen foto's maakten van die gammastraaluitbarsting, observeerden ze de gebeurtenis zoals deze er 13 miljard jaar geleden uitzag.

Dankzij gammaflitsen kunnen astronomen meer leren over de geschiedenis van het universum, inclusief hoe het geboortecijfer en de massa van de sterren in de loop van de tijd veranderen.

Soorten gammaflitsen

Astronomen weten nu dat er feitelijk twee soorten gammaflitsen zijn:lange en korte. Ze worden geclassificeerd op basis van hoe lang hun pulsen duren. De lange gammaflitsen hebben pulsen van meer dan twee seconden, en tenminste sommige van deze gebeurtenissen houden verband met supernova's:exploderende sterren.

Wanneer een massieve ster, of een ster die minstens acht keer zo zwaar is als onze zon, geen brandstof meer heeft, zal hij exploderen als een supernova en instorten tot een neutronenster of een zwart gat.

Gammastraaluitbarsting.

Zowel neutronensterren als zwarte gaten zijn extreem compact. Als je de hele zon zou verkleinen tot een diameter van ongeveer 20 kilometer, oftewel de grootte van Manhattan, zou deze zo dicht zijn als een neutronenster.

Sommige bijzonder massieve sterren kunnen ook lichtstralen lanceren wanneer ze exploderen. Deze jets zijn geconcentreerde lichtbundels die worden aangedreven door gestructureerde magnetische velden en geladen deeltjes. Wanneer deze jets op de aarde gericht zijn, zullen telescopen zoals Swift een gammastraaluitbarsting detecteren.

Aan de andere kant hebben korte gammaflitsen pulsen van minder dan twee seconden. Astronomen vermoeden dat de meeste van deze korte uitbarstingen plaatsvinden wanneer twee neutronensterren of een neutronenster en een zwart gat samensmelten.

Wanneer een neutronenster te dicht bij een andere neutronenster of een zwart gat komt, zullen de twee objecten om elkaar heen draaien en steeds dichterbij kruipen terwijl ze een deel van hun energie verliezen door zwaartekrachtsgolven.

Deze objecten komen uiteindelijk samen en zenden korte jets uit. Wanneer de korte jets op de aarde gericht zijn, kunnen ruimtetelescopen ze detecteren als korte gammaflitsen.

Gammastraaluitbarstingen classificeren

Het classificeren van bursts als kort of lang is niet altijd zo eenvoudig. In de afgelopen paar jaar hebben astronomen enkele merkwaardige korte gammaflitsen ontdekt die verband houden met supernova's, in plaats van de verwachte samensmeltingen. En ze hebben enkele lange gammaflitsen gevonden die verband houden met fusies in plaats van met supernova's.

Samensmelting van neutronensterren zenden gammaflitsen uit.

Deze verwarrende gevallen laten zien dat astronomen niet volledig begrijpen hoe gammaflitsen ontstaan. Ze suggereren dat astronomen een beter begrip van de vormen van gammastralingspulsen nodig hebben om de pulsen beter met hun oorsprong te kunnen verbinden.

Maar het is moeilijk om de pulsvorm, die anders is dan de pulsduur, systematisch te classificeren. Pulsvormen kunnen zeer divers en complex zijn. Tot nu toe zijn zelfs machine learning-algoritmen niet in staat geweest om alle gedetailleerde pulsstructuren waarin astronomen geïnteresseerd zijn correct te herkennen.

Gemeenschapswetenschap

Mijn collega's en ik hebben via NASA de hulp ingeroepen van vrijwilligers om pulsstructuren te identificeren. Vrijwilligers leren de pulsstructuren te identificeren, kijken vervolgens naar afbeeldingen op hun eigen computers en classificeren deze.

Onze voorlopige resultaten suggereren dat deze vrijwilligers – ook wel burgerwetenschappers genoemd – de complexe structuren van gammastralingspulsen snel kunnen leren en herkennen. Door deze gegevens te analyseren, kunnen astronomen beter begrijpen hoe deze mysterieuze uitbarstingen ontstaan.

Ons team hoopt erachter te komen of meer gammaflitsen in het monster de vorige korte en lange classificatie uitdagen. We zullen de gegevens gebruiken om de geschiedenis van het universum nauwkeuriger te onderzoeken door middel van gammaflitswaarnemingen.

Dit burgerwetenschappelijk project, genaamd Burst Chaser, is sinds onze voorlopige resultaten gegroeid en we werven actief nieuwe vrijwilligers om deel te nemen aan onze zoektocht om de mysterieuze oorsprong achter deze uitbarstingen te bestuderen.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is het ultieme eindresultaat van glycolyse?
  2. Toevoeging van schimmelenzymen aan melkkoeienrantsoenen verhoogt de melkproductie en kwaliteit
  3. Wat is het laatste nieuws over de darmflora? Concordia-studenten microbiologie publiceren hun bevindingen
  4. Louis Pasteur: Biografie, uitvindingen, experimenten en feiten
  5. Hoe is de taal geëvolueerd?
  6. Tabaksplanten als levensredders
  7. Bacteriën krijgen resistentie van concurrenten
  8. Het effect van temperatuur op celmembranen
  9. Twee nieuwe soorten schaaldieren ontdekt op Galicische zeebodem

Wetenschap