Gammaflitsen, of gamma-ray bursts (GRB’s), zijn de krachtigste explosies die we kennen in het heelal. Binnen enkele seconden stoten ze meer energie uit dan onze zon in haar hele bestaan zal produceren. Hoewel ze pas in de jaren ’60 bij toeval werden ontdekt, weten we vandaag de dag veel meer over hun oorsprong. Twee hoofdmechanismen blijken verantwoordelijk te zijn: het instorten van zware sterren en het samensmelten van compacte objecten.
Lange gammaflitsen: het sterven van reuzen
De meeste gammaflitsen die langer duren dan twee seconden, de zogenaamde lange GRB’s, ontstaan bij het einde van het leven van zeer zware sterren, minstens 20 tot 30 keer zo zwaar als de zon. Zulke sterren branden hun kernbrandstof razendsnel op en bereiken uiteindelijk een punt waarop de zwaartekracht de overhand krijgt. Wanneer de kern van de ster instort, kan een zwart gat of een extreem compacte neutronenster ontstaan. Tegelijkertijd wordt de buitenste laag van de ster weggeblazen in een supernova-achtige explosie. dat is nog niet het hele verhaal. Bij sommige sterren is de rotatie zó snel en is het magnetisch veld zó sterk dat er smalle bundels materie en straling met bijna de lichtsnelheid naar buiten schieten. Deze bundels noemen we jets. Wanneer zo’n jet precies naar de aarde gericht staat, zien wij dat als een gammaflits. Een treffend beeld is dat van een kosmische vuurpijl: de ster stort in, maar in plaats van een bolvormige knal worden smalle, gerichte stralen gelanceerd. Alleen als je toevallig in de baan van de straal staat, zie je de explosie als gammaflits. Dat verklaart ook waarom gammaflitsen relatief zeldzaam lijken, de meeste vinden buiten ons blikveld plaats.
Korte gammaflitsen: botsende neutronensterren
De tweede hoofdgroep zijn de korte GRB’s, die minder dan twee seconden duren, soms zelfs maar milliseconden. Deze ontstaan niet uit het sterven van één zware ster, maar uit de samensmelting van twee compacte objecten: meestal twee neutronensterren, of een neutronenster en een zwart gat. Neutronensterren zijn de compacte resten van supernova’s: objecten met de massa van de zon, samengeperst in een bol van slechts 20 kilometer doorsnee. Wanneer twee van zulke extreme objecten in een baan om elkaar heen draaien, verliezen ze langzaam energie door het uitzenden van zwaartekrachtsgolven. Uiteindelijk spiraalt het duo naar elkaar toe en botst samen. Bij de botsing komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Net als bij de lange GRB’s worden smalle jets gevormd die gammastraling uitzenden. Bovendien ontstaat bij dit soort fusies vaak een kilonova: een explosie die rijk is aan zware elementen zoals goud en platina. Zo zijn gammaflitsen niet alleen lichtbakens, maar ook de smederijen van sommige van de zwaarste materialen in ons universum.
De rol van jets en relativistische snelheden
Wat beide typen gammaflitsen gemeen hebben, is het ontstaan van relativistische jets, smalle bundels plasma die met snelheden dicht bij de lichtsnelheid de ruimte in worden geslingerd. Binnen die jets vinden botsingen plaats tussen snellere en tragere lagen van materie, waarbij de extreem energetische gammastraling ontstaat. Nadat de eerste felle flits voorbij is, volgt vaak een nagloed: straling in röntgen, zichtbaar licht en radiogolven. Dit komt doordat de jets botsen met het interstellaire gas rondom de bron. Voor astronomen is die nagloed van groot belang, omdat het hen in staat stelt de bron nauwkeurig te lokaliseren en de afstand te meten.
