Wat maakte de helderste kosmische explosie ooit zo buitengewoon?

Er zijn maar weinig kosmische explosies die zoveel aandacht van astronomen hebben getrokken als die op 22 oktober vorig jaar, die toepasselijk de helderste aller tijden (BOAT) wordt genoemd. De gebeurtenis, veroorzaakt door de ineenstorting van een extreem massieve ster en de daaropvolgende geboorte van een zwart gat, werd gezien als een extreem heldere flits van gammastraling gevolgd door een langzame vervaging van het licht over verschillende frequenties.

Sinds het signaal van BOAT gelijktijdig werd opgevangen door hun gigantische telescopen, hebben astrofysici over de hele wereld zich ingespannen om de helderheid van een gammastraaluitbarsting (GRB) en de vreemd langzame vervaging van de nagloed te verklaren.

Nu heeft een internationaal team, waaronder Dr. Hendrik van Eerten van de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van Bath in het Verenigd Koninkrijk, een verklaring geformuleerd: de eerste explosie (bekend als GRB 221009A) was recht op de aarde gericht en werd ook voortgetrokken door een ongewoon grote hoeveelheid stellair materiaal in zijn kielzog.

De bevindingen van het team worden op 7 juni gepubliceerd in het tijdschrift Nature De wetenschap gaat vooruit. Dr. Brendan O’Connor, een pas afgestudeerde promovendus aan de Universiteit van Maryland en George Washington University in Washington D.C., is de hoofdauteur van het onderzoek.

Dr. Van Eerten, die mede leiding gaf aan de theoretische analyse van de nagloeiing, zei: “Andere onderzoekers die aan dit mysterie werken, zijn ook tot de conclusie gekomen dat de straal rechtstreeks op ons was gericht – ongeveer zoals een tuinslang onder een hoek om rechtstreeks op je te spuiten. – en dat verklaart zeker waarom het zo helder lijkt. “Extreem”.

Wat echter een mysterie bleef, is dat de randen van het vliegtuig helemaal niet te zien waren.

“Het langzaam wegebben van de nagloed is niet kenmerkend voor een nauwe gasstraal, en dit wetende deed ons vermoeden dat er een extra oorzaak was voor de intensiteit van de uitbarsting, en onze wiskundige modellen hebben dit bewezen.

“Ons werk laat duidelijk zien dat de GRB een unieke structuur had, aangezien observaties geleidelijk een smalle straal onthulden die ingebed was in een bredere gasstroom waar normaal gesproken een geïsoleerde straal zou worden verwacht.”

Dus wat maakte de GRB breder dan normaal? De onderzoekers hebben een theorie. Zoals Dr. Van Aerten uitlegde: “GRB’s moeten door de instortende ster gaan waarin ze zijn gevormd, en wat volgens ons het verschil maakte in dit geval was de hoeveelheid vermenging die plaatsvond tussen de stellaire materie en de straal, zodat de schok -verwarmd gas bleef in onze gezichtslijn verschijnen tot het punt waarop elke duidelijke straalsignatuur verloren zou zijn gegaan in de algehele emissie van de aurora.

Hij voegde eraan toe: “Ons model helpt niet alleen de boot te begrijpen, maar ook voormalige helderheidsrecordhouders die astronomen hebben verbaasd over hun gebrek aan de straalsignatuur. GRB’s moeten, net als andere GRB’s, direct op ons worden gericht wanneer ze zich voordoen. Het zou zijn ongrijpbaar dat zoveel energie tegelijk in alle richtingen wordt uitgestoten.

“Er lijkt een uitzonderlijke klasse van extreme gebeurtenissen te zijn die erin geslaagd zijn de gerichte aard van de gasstroom te verdoezelen. Toekomstige studie van de magnetische velden die de jet activeren en de massieve sterren die hem herbergen, zou moeten helpen onthullen waarom deze zwaartekrachtbommen zo zijn zeldzaam.”

Dr. O’Connor zei: “De uitzonderlijk lange GRB 221009A is de helderste GRB die ooit is vastgelegd en de nagloed brak alle records op alle golflengten. Omdat deze uitbarsting zo helder is en zo dichtbij (in kosmologische termen: het gebeurde op een kleine afstand van 2,4 miljard lichtjaar van de aarde), denken we dat dit een kans van eens in de duizend jaar is om enkele van de fundamentele vragen met betrekking tot deze explosies aan te pakken, van de vorming van zwarte gaten tot het testen van donkere materiemodellen.”