Een gammastraaluitbarsting die op 3 december 2003 door ESA's Integral gammastraalobservatorium werd gedetecteerd, is maandenlang grondig bestudeerd door een armada van ruimte- en grondobservatoria. Astronomen hebben nu geconcludeerd dat deze gebeurtenis, GRB 031203 genoemd, de dichtstbijzijnde kosmische gammastraaluitbarsting is die ooit is geregistreerd, maar ook de zwakste. Dit suggereert ook dat een hele populatie van sub-energetische gammaflitsen tot nu toe onopgemerkt is gebleven ...
Kosmische gammastraaluitbarstingen (GRB's) zijn flitsen van gammastraling die van minder dan een seconde tot een paar minuten kunnen duren en zich op willekeurige posities aan de hemel voordoen. Een groot deel ervan zou ontstaan als er een zwart gat ontstaat uit een stervende ster in een ver sterrenstelsel. Astronomen geloven dat een hete schijf rond het zwarte gat, gemaakt van gas en materie die erop valt, op de een of andere manier een energetische straal parallel aan de rotatieas uitzendt.
Volgens het eenvoudigste plaatje zouden alle GRB's vergelijkbare hoeveelheden gammastraal-energie moeten uitzenden. De fractie die op aarde wordt gedetecteerd, moet dan afhangen van de ‘breedte’ (openingshoek) en oriëntatie van de straal, evenals van de afstand. De ontvangen energie moet groter zijn als de straal smal is of naar ons toe wijst en kleiner als de straal breed is of van ons af wijst. Nieuwe gegevens die zijn verzameld met ESA's observatoria voor hoge energie, Integral en XMM-Newton, tonen nu aan dat dit beeld niet zo duidelijk is en dat de hoeveelheid energie die door GRB's wordt uitgestoten aanzienlijk kan variëren. "Het idee dat alle GRB's evenveel gammastralen uitspuwen, of dat het 'standaardkaarsen' zijn zoals wij ze noemen, wordt eenvoudig uitgesloten door de nieuwe gegevens", zegt dr. Sergey Sazonov van het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen, Moskou (Rusland) en het Max-Planck Instituut voor Astrofysica, Garching bij München (Duitsland).
Sazonov en een internationaal team van onderzoekers bestudeerden de door Integral op 3 december 2003 gedetecteerde GRB en kregen de codenaam GRB 031203. Binnen 18 seconden na de burst had het Integral Burst Alert System de geschatte positie van GRB 031203 in de lucht en stuurde de informatie naar een netwerk van observatoria over de hele wereld. Een paar uur later bepaalde een van hen, ESA's XMM-Newton, een veel nauwkeurigere positie voor GRB 031203 en ontdekte een snel vervagende röntgenbron, die vervolgens werd waargenomen door radio- en optische telescopen op de grond.
Dankzij deze schat aan gegevens konden astronomen vaststellen dat GRB 031203 afging in een melkwegstelsel op minder dan 1300 miljoen lichtjaar afstand, waardoor het de dichtstbijzijnde GRB is die ooit is waargenomen. Toch was de manier waarop GRB 031203 met de tijd dimde en de verdeling van zijn energie niet anders dan die van verre GRB's. Toen begonnen wetenschappers zich te realiseren dat het concept van de 'standaardkaars' misschien niet opgaat. "Als je zo dichtbij bent, zou GRB 031203 er erg helder uitzien, maar de hoeveelheid gammastralen die door Integral wordt gemeten is ongeveer duizend keer minder dan we normaal van een GRB zouden verwachten," zei Sazonov.
Een uitbarsting van gammastraling die in 1998 in een dichter sterrenstelsel werd waargenomen, leek nog zwakker, ongeveer honderd keer minder helder dan GRB 031203. Astronomen konden echter niet overtuigend zeggen of dat een echte GRB was, omdat het grootste deel van zijn energie voornamelijk werd uitgestraald als Röntgenstralen in plaats van gammastraling. Het werk van het team van Sazonov aan GRB 031203 suggereert nu dat intrinsiek zwakkere GRB's inderdaad kunnen bestaan.
Een team van Amerikaanse astronomen, gecoördineerd door Alicia Soderberg van het California Institute of Technology, Pasadena (VS), bestudeerde de 'nagloed' van GRB 031203 en ondersteunde deze conclusie verder. De nagloed, uitgezonden wanneer de GRB-explosie het diffuse medium eromheen schokt, kan weken of maanden duren en vervaagt geleidelijk. Met behulp van NASA's Chandra X-ray Observatory zagen Soderberg en haar team dat de röntgenhelderheid van de nagloeiing ongeveer duizend keer zwakker was dan die van typische verre GRB's. De waarnemingen van het team met de Very Large Array-telescoop van de National Radio Astronomy Observatory in Socorro (VS) onthulden ook een brondimmer dan normaal.
Sazonov en Soderberg leggen uit dat hun teams zorgvuldig hebben gekeken naar tekenen dat de GRB 031203 zo kon worden gekanteld dat het grootste deel van zijn energie aan de detectie van Integral zou ontsnappen. Maar, zoals Sazonov zei: "het feit dat de meeste energie die we zien wordt uitgezonden in het gamma-stralingsdomein, en niet in de röntgenstralen, betekent dat we de straal bijna op de as zien". Het is daarom onwaarschijnlijk dat veel van zijn energieopbrengst onopgemerkt kan blijven.
Deze ontdekking suggereert het bestaan van een nieuwe populatie van GRB's die veel dichterbij maar ook zwakker is dan de meerderheid van de tot nu toe bekende, die erg energiek maar ver weg zijn. Objecten van dit type kunnen ook zeer talrijk zijn en daardoor vaker bursts produceren.
Het grootste deel van deze populatie is tot nu toe aan onze aandacht ontsnapt omdat het op de grens van detectie ligt met instrumenten uit het verleden en het heden. Integraal is misschien net gevoelig genoeg om er de komende jaren nog een paar te onthullen. Dit zouden slechts het topje van de ijsberg kunnen zijn en toekomstige gammastraal-observatoria, zoals de geplande NASA's Swift-missie, zouden deze zoektocht moeten kunnen uitbreiden naar een veel groter volume van het heelal en veel meer sub-energetische GRB's kunnen vinden.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
