De krachtigste ruimteexplosie ooit bracht een verrassende ontwikkeling aan het licht: ScienceAlert

In oktober 2022 begonnen onderzoeken de lucht te monitoren op explosies in de ruimte Als een kikker in een sok.

de reden? Iets op een afstand van 2,4 miljard lichtjaar ontketende de grootste gammaflits ooit gemeten. De gebeurtenis, GRB 221009A, bereikte een recordhoogte van 18 TeV en was zo krachtig dat het de buitenste atmosfeer van de aarde deed schudden.

We hebben later vastgesteld dat deze gebeurtenis, bijgenaamd The Boat (voor de helderste van allemaal), de geboorte zou zijn van een zwart gat als gevolg van de gewelddadige dood van een massieve ster.

Nu heeft een nieuwe analyse van baanbrekend licht de complexiteit van deze explosie onthuld, waarbij is gebleken dat ondanks alle gammastraling de boot eigenlijk verrassend gewoon was, iets wat we niet hadden verwacht.

“Het is niet helderder dan eerdere supernova’s.” zegt astrofysicus Peter Blanchard Van de Northwestern University in de Verenigde Staten.

“Het lijkt redelijk natuurlijk in de context van andere supernovae die geassocieerd zijn met minder energetische gammastraaluitbarstingen (GRB’s). Je zou verwachten dat dezelfde ingestorte ster die zeer actieve, heldere GRB’s produceert, ook een zeer actieve, heldere supernova zou produceren blijkt het geval te zijn. “Niet zo. We hebben een zeer lichtgevende GRB, maar het is een normale supernova.”

Gammastraaluitbarstingen Het zijn de krachtigste explosies die ooit in het universum zijn gezien. Het zijn, zoals hun naam al doet vermoeden, uitbarstingen van gammastraling – het meest energetische licht in het universum – die in 10 seconden kunnen exploderen met dezelfde energie die de zon in 10 miljard jaar uitzendt.

We kennen minstens twee belangrijke gebeurtenissen die GRB's kunnen veroorzaken: de vorming van een zwart gat wanneer een massieve ster een supernova wordt, of de supernova die gepaard gaat met de fusie van twee neutronensterren.

Er wordt aangenomen dat de typen novae die gammaflitsen produceren ook verantwoordelijk zijn voor de productie van zware elementen in het universum. Het probleem is dat zware elementen eenvoudigweg niet bestonden totdat sterren ze creëerden.

Sterren bestaan ​​grotendeels uit waterstofgas, dat overvloedig aanwezig is in het heelal, maar ze slaan atoomkernen tegen elkaar en vormen zo zwaardere elementen. Dit geldt voor ijzer, omdat de fusie van ijzeratomen meer energie absorbeert dan het genereert.

Er kunnen zich echter elementen vormen die zwaarder zijn dan ijzer tijdens de gewelddadige stuiptrekkingen van een gigantische kosmische explosie. Wij hebben het gezien! In de nasleep van botsingen met neutronensterren hebben wetenschappers elementen ontdekt die te zwaar zijn om door kernfusie te zijn gevormd.

Maar er is veel dat we niet weten. Als we het aantal explosies waarbij de kans het grootst is dat deze elementen ontstaan, kunnen verkleinen, beschikken we over een nieuw instrument waarmee we niet alleen kunnen begrijpen hoe het universum dingen maakt, maar ook hoe vaak dergelijke explosies voorkomen.

Dus wilden Blanchard en zijn collega's uiteraard GRB 221009A bekijken om te zien of er tekenen waren van zware elementen in het licht dat het uitstraalt.

Maar ze moesten wachten. De explosie was zo helder dat onze instrumenten verblind werden.

“De GRB-explosie was zo helder dat elke mogelijke supernova-signatuur in de eerste weken en maanden na de explosie aan het zicht werd onttrokken.” Blanchard legt uit.

“Op deze momenten leek het zogenaamde nagloeien van de GRB op de koplampen van een auto die recht op je af kwam, waardoor je de auto zelf niet kon zien. We moesten dus wachten tot het aanzienlijk was vervaagd om ons de kans te geven om zie de supernova.”

Pas ongeveer zes maanden nadat de explosie voor het eerst werd gezien, konden onderzoekers de James Webb-ruimtetelescoop gebruiken om naar licht op infrarode golflengten te kijken. Op deze manier konden ze vaststellen dat de supernova zelf relatief normaal was. De reden dat het zo helder was, was waarschijnlijk omdat de gammastraaluitbarsting rechtstreeks op de aarde was gericht.

Vervolgens combineerden de onderzoekers de gegevens van de James Webb Space Telescope met radiowaarnemingen van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array om te zoeken naar specifieke golflengtebanden die consistent waren met de aanwezigheid van zware elementen. Hoewel ze zaken als calcium en zuurstof vonden, die vrij standaard zijn in supernova's, was er echter geen teken van de productie van zware elementen.

Nu is de snelheid waarmee neutronensterren samensmelten niet genoeg om de hoeveelheid zware materie te genereren die we in het universum zien. Er werd verwacht dat gigantische explosies zoals GRB 221009A hieraan zouden bijdragen, maar het gebrek aan zware elementen suggereert dat we daarin ongelijk hadden.

We moeten dus naar andere potentiële bronnen kijken om te zien of we de dader kunnen identificeren, zeggen de onderzoekers.

“We hebben geen kenmerken van deze zware elementen gezien, wat erop wijst dat zeer energetische gammaflitsen zoals de boot deze elementen niet produceren.” zegt Blanchard.

“Dit betekent niet dat niet alle GRB-uitbarstingen deze produceren, maar het is een essentieel stukje informatie omdat we blijven begrijpen waar deze zware elementen vandaan komen. Toekomstige observaties met JWST zullen bepalen of de ‘natuurlijke’ neven van BOAT deze produceren elementen.”

De resultaten zijn gepubliceerd in Natuur astronomie.