Gammaflits
Gamma-uitbarstingen (GRB's) zijn flitsen van gammastralen van extreem energetische explosies. Ze zijn gezien in verre melkwegstelsels. Het zijn de meest lichtgevende elektromagnetische gebeurtenissen die in het heelal voorkomen.
Uitbarstingen kunnen duren van milliseconden tot enkele minuten, hoewel een typische uitbarsting enkele seconden duurt. De initiële burst wordt meestal gevolgd door een langer durende 'nagloeiing' bij langere golflengten (röntgenstraling, ultraviolet, zichtbaar licht, infrarood en radiogolven).
De meeste GRB's zijn een smalle straal van intense straling die vrijkomt tijdens een supernova, als een enorme snel draaiende ster instort om een zwart gat te vormen. Een subklasse van GRBs (de 'korte' uitbarstingen) lijkt uit een ander proces te komen, misschien de fusie van binaire neutronensterren.
De bronnen van de meeste GRB's zijn miljarden lichtjaren verwijderd van de aarde. Dit suggereert dat de explosies extreem energiek zijn: een typische uitbarsting geeft in een paar seconden net zoveel energie vrij als de zon in zijn hele levensduur van 10 miljard jaar. Ze zijn zeer zeldzaam (een paar per melkwegstelsel per miljoen jaar).
Alle waargenomen GRB's zijn van buiten het Melkwegstelsel gekomen. Gelijkaardige fenomenen, zachte gammarepeaters, worden geassocieerd met magnetars binnen de Melkweg. Er is gesuggereerd dat een gammastraaluitbarsting in de Melkweg een massa-uitsterven op Aarde zou kunnen veroorzaken. Een dergelijk geval is niet bekend.
Illustratie van de kunstenaar van een heldere gammastraaluitbarsting die zich voordoet in een stervormend gebied. De energie van de explosie wordt in twee smalle, tegengesteld gerichte stralen gestraald.
Geschiedenis
Gamma-uitbarstingen werden voor het eerst waargenomen in de late jaren 1960 door de Amerikaanse Vela-satellieten, die werden gebouwd om gammastralingspulsen te detecteren die werden uitgezonden door kernwapens die in de ruimte werden getest.
Op 2 juli 1967, om 14:19 UTC, ontdekten de Vela 4 en Vela 3 satellieten een flits van gammastraling in tegenstelling tot alle bekende kernwapens. Omdat het team van het wetenschappelijk laboratorium van Los Alamos niet zeker was van wat er was gebeurd, maar de zaak niet bijzonder urgent achtte, legde het de gegevens voor onderzoek neer.
Door het analyseren van de verschillende aankomsttijden van de uitbarstingen zoals gedetecteerd door verschillende satellieten, was het team in staat om ruwe schattingen voor de hemelposities van zestien uitbarstingen12-16 te bepalen en een aardse of zonnige oorsprong definitief uit te sluiten. De ontdekking werd gepubliceerd in 1973.
Posities aan de hemel van alle gammastraaluitbarstingen die tijdens de BATSE-missie zijn gedetecteerd. De verdeling is willekeurig, zonder concentratie naar het vlak van de Melkweg, dat horizontaal door het centrum van het beeld loopt.
Lange gammastraaluitbarstingen
De meeste geobserveerde gebeurtenissen duren langer dan twee seconden en worden geclassificeerd als lange gammastraaluitbarstingen. Ze zijn veel gedetailleerder bestudeerd dan hun korte tegenhangers. Bijna elke goed bestudeerde lange gammastraaluitbarsting is in verband gebracht met een snel stervormend sterrenstelsel en in veel gevallen ook met een supernova die in elkaar stort. Dit verbindt lange GRB's met de dood van massieve sterren. De lange GRB nagloeiingswaarnemingen bij hoge roodverschuiving (grote afstanden) suggereren ook dat GRBs in stervormige gebieden ontstaan. Dit komt omdat het observeren van verre melkwegstelsels is om terug te kijken in de tijd naar melkwegstelsels in een eerder stadium.
Energetica
Gammastraaluitbarstingen worden beschouwd als zeer gerichte explosies, waarbij het grootste deel van de ontploffingsenergie in een smalle relativistische straal met snelheden van meer dan 99,995% van de lichtsnelheid wordt verplaatst.
De geschatte hoekbreedte van de straal (d.w.z. de stralingsgraad) kan direct worden ingeschat door het waarnemen van "straalbreuken" in de nagloei-lichtkrommen: een tijd waarna de langzaam afstervende nagloeiing plotseling begint te vervagen, omdat de straal zijn straling vertraagt en niet meer zo effectief kan uitstralen. Waarnemingen suggereren een aanzienlijke variatie in de straalhoek tussen 2 en 20 graden.
Omdat hun energie sterk wordt gestraald (zeer smal), missen de gammastralen die door de meeste uitbarstingen worden uitgestraald de aarde en worden ze nooit gedetecteerd. Wanneer een gammastraaluitbarsting op de Aarde gericht is, zorgt de focus van zijn energie langs een relatief smalle straal ervoor dat de uitbarsting veel helderder lijkt dan wanneer de energie sferisch zou zijn uitgezonden. Wanneer dit effect in aanmerking wordt genomen, worden typische gammastraaluitbarstingen waargenomen met een werkelijke energieafgifte van ongeveer 1044 J, of ongeveer 1/2000 van een Zonne-energie-equivalent.
Dit is vergelijkbaar met de energie die vrijkomt in een heldere supernova van het type Ib/c (ook wel 'hypernova' genoemd). Zeer heldere supernova's zijn gezien op de positie van enkele van de dichtstbijzijnde GRBs.
Vragen en antwoorden
V: Wat zijn gammastraaluitbarstingen?
A: Gammastraaluitbarstingen (GRB's) zijn flitsen van gammastralen van extreem energetische explosies.
V: Hoe lang duren GRB's meestal?
A: GRB's kunnen milliseconden tot enkele minuten duren, hoewel een typische uitbarsting enkele seconden duurt.
V: Wat is de bron van de meeste GRB's?
A: De meeste GRB's zijn een smalle straal van intense straling die vrijkomt bij een supernova, wanneer een enorme, snel draaiende ster ineenstort tot een zwart gat.
V: Waar komen de meeste waargenomen GRB's vandaan?
A: Alle waargenomen GRB's komen van buiten het Melkwegstelsel.
V: Hoeveel energie komt er bij een gemiddelde uitbarsting vrij?
A: Bij een typische uitbarsting komt in een paar seconden evenveel energie vrij als bij de zon in haar hele levensduur van 10 miljard jaar.
V: Hoe zeldzaam zijn GRB's?
A: Ze zijn zeer zeldzaam (een paar per melkwegstelsel per miljoen jaar).
V: Kunnen gammastraaluitbarstingen in ons eigen melkwegstelsel gevaar opleveren?
A: Er is gesuggereerd dat een gammastraaluitbarsting in de Melkweg een massa-extinctie op aarde zou kunnen veroorzaken, maar een dergelijk geval is niet bekend.
