Op 2 juli 1967 kwamen de VS Vela 3 en 4 satellieten merkten iets verwarrends op. Oorspronkelijk ontworpen om te testen op kernwapentests in de ruimte door te zoeken naar gammastraling, namen deze satellieten een reeks gammastraaluitbarstingen (GRB's) op die uit de verre ruimte kwamen. En hoewel decennia zijn verstreken sinds het 'Vela-incident', zijn astronomen nog steeds niet 100% zeker wat de oorzaak is.
Een van de problemen is dat wetenschappers tot nu toe niet in staat zijn geweest om gammastraaluitbarstingen echt te bestuderen. Maar dankzij een nieuwe studie door een internationaal team van onderzoekers zijn GRB's voor het eerst opnieuw gemaakt in een laboratorium. Hierdoor zullen wetenschappers nieuwe kansen krijgen om GRB's te onderzoeken en meer te leren over hun eigenschappen, wat een lange weg zou moeten afleggen om te bepalen wat hen veroorzaakt.
De studie, getiteld "Experimental Observation of a Current-Driven Instability in a Neutral Electron-Positron Beam", is onlangs gepubliceerd in de Fysieke beoordelingsbrieven. De studie werd geleid door Jonathon Warwick van Queen’s University Belfast en omvatte leden van het SLAC National Accelerator Laboratory, The John Adams Institute for Accelerator Science, het Rutherford Appleton Laboratory en meerdere universiteiten.
Tot nu toe werd de studie van GRB's gecompliceerd door twee grote problemen. Aan de ene kant hebben GRB's een zeer korte levensduur en duren ze slechts seconden. Ten tweede hebben alle gedetecteerde gebeurtenissen plaatsgevonden in verre sterrenstelsels, waarvan sommige miljarden lichtjaren verwijderd waren. Desalniettemin zijn er een paar theorieën over de verklaring daarvoor, variërend van de vorming van zwarte gaten en botsingen tussen neutronensterren tot buitenaardse communicatie.
Om deze reden is het onderzoeken van GRB's vooral aantrekkelijk voor wetenschappers omdat ze een aantal voorheen onbekende dingen over zwarte gaten kunnen onthullen. Omwille van hun studie benaderde het onderzoeksteam de kwestie van GRB's alsof ze verband hielden met de emissie van stralen zwarte deeltjes die vrijkwamen. Zoals een docent aan de Queen's University in Belfast uitlegde in een recent opiniestuk met Het gesprek:
“De bundels die vrijkomen door de zwarte gaten zouden grotendeels bestaan uit elektronen en hun“ antimaterie ”-metgezellen, de positronen… Deze bundels moeten sterke, zelf opgewekte magnetische velden hebben. De rotatie van deze deeltjes rond de velden geeft krachtige uitbarstingen van gammastraling af. Of dat is tenminste wat onze theorieën voorspellen. Maar we weten eigenlijk niet hoe de velden zouden worden gegenereerd. "
Met de hulp van hun medewerkers in de VS, Frankrijk, het VK en Zweden vertrouwde het team van de Queen's University Belfast op de Gemini-laser in het Rutherford Appleton Laboratory in het VK. Met dit instrument, dat een van de krachtigste lasers ter wereld is, probeerde de internationale samenwerking de eerste kleinschalige replica van GRB's te maken.
Door deze laser op een complex doelwit te schieten, kon het team miniatuurversies van deze ultrasnelle astrofysische jets maken, die ze opnamen om te zien hoe ze zich gedroegen. Sarri gaf aan:
“In ons experiment konden we voor het eerst enkele van de belangrijkste verschijnselen waarnemen die een grote rol spelen bij het genereren van gammastraaluitbarstingen, zoals de zelfopwekking van magnetische velden die lang aanhielden. Deze waren in staat om enkele belangrijke theoretische voorspellingen van de sterkte en verdeling van deze velden te bevestigen. Kortom, ons experiment bevestigt onafhankelijk dat de modellen die momenteel worden gebruikt om gammastraaluitbarstingen te begrijpen op de goede weg zijn. ”
Dit experiment was niet alleen belangrijk voor de studie van GRB's, het kon ook ons begrip vergroten over hoe verschillende toestanden van materie zich gedragen. In feite komen bijna alle natuurverschijnselen neer op de dynamiek van elektronen, omdat ze veel lichter zijn dan atoomkernen en sneller reageren op externe stimuli (zoals licht, magnetische velden, andere deeltjes, enz.).
"Maar in een elektronen-positronenbundel hebben beide deeltjes exact dezelfde massa, wat betekent dat deze ongelijkheid in reactietijden volledig is weggevaagd", zei Dr. Sarri. “Dit brengt een aantal fascinerende gevolgen met zich mee. Geluid zou bijvoorbeeld niet bestaan in een wereld van elektronen en positonen. '
Daarnaast is er het bovengenoemde argument dat GRB's in feite het bewijs zouden kunnen zijn van Extra-Terrestrial Intelligence (ETI). In de Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI) zoeken wetenschappers naar elektromagnetische signalen die geen natuurlijke verklaringen lijken te hebben. Door meer te weten over de verschillende soorten elektromagnetische uitbarstingen, kunnen wetenschappers die zonder bekende oorzaak beter isoleren. Sarri zei het:
'Natuurlijk, als je je detector laat zoeken naar emissies vanuit de ruimte, krijg je ontzettend veel verschillende signalen. Als u intelligente transmissies echt wilt isoleren, moet u er eerst voor zorgen dat alle natuurlijke emissies perfect bekend zijn, zodat ze kunnen worden uitgesloten. Onze studie helpt bij het begrijpen van emissies van zwarte gaten en pulsar, zodat we, wanneer we iets soortgelijks ontdekken, weten dat het niet afkomstig is van een buitenaardse beschaving.
Net als onderzoek naar zwaartekrachtsgolven, dient deze studie als een voorbeeld van hoe fenomenen die ooit buiten ons bereik lagen, nu kunnen worden bestudeerd. En net als zwaartekrachtsgolven zal onderzoek naar GRB's de komende jaren waarschijnlijk een indrukwekkend rendement opleveren!
