Astronomen spotten lange gammaflits op een eigenlijk onmogelijke plek: het centrum van een oud sterrenstelsel

Wetenschappers kunnen weer terug naar de tekentafel. Want blijkbaar begrijpen we nog steeds niet helemaal hoe lange gammaflitsen het levenslicht zien.

Gammaflitsen zijn de meest energierijke verschijnselen in het heelal. Het zijn eigenlijk niets meer dan heftige uitbarstingen van hoogenergetische gammastraling die enkele milliseconden tot enkele minuten duren. Al lange tijd veronderstellen astronomen dat gammaflitsen in twee ‘smaakjes’ voorkomen: de korte en de lange GRB, die beide een verschillende oorsprong hebben. Of… is dat te kort door de bocht? In de afgelopen jaren hebben onderzoekers meerdere malen gammaflitsen gezien die op een andere manier waren ontstaan dan verwacht. En daar komt nu een derde verrassend voorbeeld bij.

Oorsprong
Al bijna twee decennia geloven astrofysici dat korte GRB’s het gevolg zijn van fusies van neutronensterren. Botsende neutronensterren kunnen vervolgens een zogenoemde kilonova voortbrengen; een explosie waarbij er zware elementen zoals goud worden weggeslingerd. Lange GBR’s zouden uitsluitend worden voortgebracht door het instorten van massieve sterren, waardoor een supernova ontstaat.

Centrum van een oud sterrenstelsel
In een nieuwe studie hebben onderzoekers de nasleep van een gammaflits bestudeerd die op 19 oktober 2019 werd opgevangen door het Neil Gehrels Swift Observatory. Ze deden dat met de Gemini South-telescoop in Chili, de Nordic Optical Telescope op het Canarische eiland La Palma en ruimtetelescoop Hubble. Het leidt tot een opzienbarende ontdekking. De lange gammaflits blijkt namelijk uit het centrum van een oud sterrenstelsel te komen. En dat is heel vreemd. Zoals gezegd ontstaan lange GRB’s meestal bij instortende zware sterren. En laten die nou net in het centrum van oude sterrenstelsels ontbreken. Zware sterren zijn namelijk typisch iets voor jonge sterrenstelsels.

Artistieke impressie van een langdurige uitbarsting van gammastraling in de buurt van het centrum van een oud sterrenstelsel. Afbeelding: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani

Drie manieren
De nieuwe waarneming zet ons begrip over hoe lange gammaflitsen het levenslicht zien, op z’n kop. En dat is niet voor het eerst. Vorig jaar ontdekten onderzoekers bijvoorbeeld nog een lange GRB die was veroorzaakt door samensmeltende neutronensterren. In dat geval veranderden twee grote sterren, die al hun hele leven rond elkaar draaiden, aan het eind in neutronensterren en botsten op elkaar tot een kilonova. En dat terwijl men veronderstelde dat alleen korte GRB’s in verband konden worden gebracht met kilonova’s. Die theorie kon regelrecht de prullenbak in. En nu, in 2023, lijkt het erop dat lange GRB’s op een derde manier kunnen ontstaan.

Supernova
Dat de lange GRB is voortgekomen uit het instorten van een massieve ster (zoals van oudsher gedacht), sluiten de onderzoekers uit. Dat komt omdat supernova’s normaal gesproken helder licht uitzenden en dat hebben de astronomen niet waargenomen.

Botsing
Het team vermoedt daarentegen dat de lange GRB die in het centrum van het oude sterrenstelsel is gespot, is veroorzaakt door een samensmelting van twee losse neutronensterren. In dit geval gaat het dus niet – in tegenstelling tot de studie van vorig jaar – om neutronensterren die al lange tijd om elkaar heen cirkelden, maar om twee afzonderlijke sterren die elkaar plotsklaps tegenkwamen. “We denken dat de neutronensterren naar elkaar zijn geduwd door de zwaartekracht van vele omliggende sterren in het centrum van het sterrenstelsel,” aldus hoofdonderzoeker Andrew Levan, verbonden aan de Radboud Universiteit.

Drukte van belang
Dat is helemaal niet zo’n gekke theorie. In het centrum van sterrenstelsels is het namelijk een drukte van belang. Er bevinden zich honderdduizenden normale sterren, witte dwergen, neutronensterren, zwarte gaten en stofwolken die allemaal rond een superzwaar gat cirkelen. Bij elkaar gaat het om meer dan tien miljoen sterren en objecten opgepropt op ongeveer vier lichtjaar. “Dat is een gebied dat te vergelijken is met de afstand tussen onze zon en de volgende ster,” legt Levan uit. “De kans op een botsing in het centrum van een sterrenstelsel is dus veel groter dan in onze eigen kosmische achtertuin.”

Of het daadwerkelijk om twee botsende neutronensterren gaat, is op dit moment nog niet helemaal duidelijk. De onderzoekers houden dan ook nog een slag om de arm. De lange GRB in het centrum van het oude sterrenstelsel zou bijvoorbeeld ook kunnen zijn ontstaan door andere botsende objecten, zoals zwarte gaten of witte dwergen. Het team hoopt in de toekomst meer lange GRB’s waar te nemen die tegelijkertijd met zwaartekrachtsgolven acte de présence geven. Dat zou hen in staat stellen definitievere uitspraken te doen over de herkomst van de straling.

Wist je dat…
…onderzoekers onlangs nog op de helderste gammaflits die sinds het begin van de mensheid is gezien, zijn gestuit? GRB 221009A maar liefst 70 keer helderder was dan de vorige recordhouder. Nog altijd weten astronomen niet precies wat deze extreme helderheid heeft veroorzaakt. Wel weten we dat de gammaflits op z’n zachtst gezegd een vreemde eend in de bijt is.

Bronmateriaal

"Voor het eerst lange gammastraling gezien in centrum oud sterrenstelsel" - Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
Afbeelding bovenaan dit artikel: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd