Ongeveer een keer per dag wordt de lucht verlicht door een mysterieuze stroom van energie. Deze gebeurtenissen - bekend als gammastraaluitbarstingen - vertegenwoordigen de krachtigste explosies in de kosmos, die in een fractie van een seconde zoveel energie uitzenden als onze zon gedurende haar hele levensduur zal afgeven.
Toch is niemand ooit getuige geweest van een directe gammastraaluitbarsting. In plaats daarvan moeten astronomen hun vervagende licht bestuderen.
Nieuw onderzoek van een internationaal team van astronomen heeft een raadselachtige functie ontdekt binnen één gammastraaluitbarsting, wat suggereert dat deze objecten zich mogelijk anders gedragen dan eerder werd gedacht.
Men denkt dat deze krachtige explosies worden veroorzaakt wanneer stervende sterren instorten in jetspuwende zwarte gaten. Hoewel deze fase slechts een paar minuten duurt, duurt de nagloeiing - langzaam vervagende emissie die te zien is op alle golflengten (inclusief zichtbaar licht) - een paar dagen tot weken. Het is vanaf deze nagloed dat astronomen deze raadselachtige explosies nauwgezet proberen te begrijpen.
De nagloei-emissie wordt gevormd wanneer de stralen botsen met het materiaal dat de stervende ster omringt. Ze veroorzaken een schokgolf, die met hoge snelheden beweegt, waarbij elektronen worden versneld tot enorme energieën. Dit versnellingsproces is echter nog steeds slecht begrepen. De sleutel is het detecteren van de polarisatie van de nagloed - de fractie van lichtgolven die bewegen met een geprefereerd trillingsvlak.
"Verschillende theorieën voor elektronenversnelling en lichtemissie binnen de nagloed voorspellen allemaal verschillende niveaus van lineaire polarisatie, maar de theorieën waren het er allemaal over eens dat er geen circulaire polarisatie in zichtbaar licht zou moeten zijn", zei hoofdauteur Klaas Wiersema in een persbericht.
"Dit is waar we binnenkwamen: we besloten dit te testen door zowel de lineaire als circulaire polarisatie van één nagloeiing, van GRB 121024A, gedetecteerd door de Swift-satelliet, zorgvuldig te meten."
En tot hun verbazing ontdekte het team circulaire polarisatie, wat betekent dat de lichtgolven tijdens het reizen samen in een uniforme, spiraalvormige beweging bewegen. De gammastraaluitbarsting was 1000 keer meer gepolariseerd dan verwacht. "Het is een heel mooi voorbeeld van waarnemingen die de meeste bestaande theoretische voorspellingen uitsluiten", aldus Wiersema.
De detectie toont aan dat de huidige theorieën opnieuw moeten worden onderzocht. Wetenschappers verwachtten dat elke circulaire polarisatie zou worden uitgewassen. De straling van zoveel elektronen die miljarden lichtjaren reizen, zou elk signaal wissen. Maar de nieuwe ontdekking suggereert dat er een bepaalde volgorde kan zijn in de manier waarop deze elektronen reizen.
Natuurlijk blijft de mogelijkheid bestaan dat deze specifieke nagloed gewoon een buitenbeentje was en dat niet alle nagloed zich zo gedraagt.
Desalniettemin "zijn extreme schokken zoals die in de nagloeiing van GRB geweldige natuurlijke laboratoria om ons begrip van de fysica buiten het bereik te brengen dat in laboratoria kan worden onderzocht", zei Wiersema.
Het artikel is gepubliceerd in Nature.
