Stel je voor: ergens, miljarden lichtjaren hiervandaan, ontploft een ster of botst een stel superzware objecten op elkaar. Binnen enkele seconden wordt meer energie uitgestraald dan onze zon in haar hele levensduur zal produceren. Dit verschijnsel noemen we een gammaflits, of in het Engels 'gamma-ray burst' (GRB). Het zijn de meest energetische explosies die we kennen in het heelal, en toch bleef hun bestaan tot de tweede helft van de 20e eeuw volledig verborgen.
Wat zijn gammaflitsen?
Een gammaflits is een plotselinge, zeer felle uitbarsting van gammastraling, de meest energierijke vorm van elektromagnetische straling. Terwijl zichtbaar licht slechts een klein deel van het spectrum inneemt, bevindt gammastraling zich helemaal aan de uiterste hoge-energiekant. De fotonen zijn zo krachtig dat ze diep in materie kunnen doordringen en in het dagelijks leven vooral bekendstaan van radioactieve processen of medische toepassingen. In de kosmos worden gammaflitsen gezien als kortstondige lichtbakens die uit het niets oplichten en meestal maar enkele milliseconden tot minuten duren. Daarna dooft de gammastraling, maar vaak volgt nog een “nagloed” in röntgenstraling, zichtbaar licht en radiogolven. Deze nagloed maakt het voor astronomen mogelijk om de bron te lokaliseren en beter te begrijpen.
Twee soorten flitsen
Toen men steeds meer gammaflitsen begon te meten, viel een patroon op. Er bleken grofweg twee families te bestaan:
- Korte gammaflitsen: korter dan 2 seconden, vaak slechts enkele milliseconden. Deze worden tegenwoordig in verband gebracht met de samensmelting van compacte objecten, zoals neutronensterren of een neutronenster met een zwart gat. Zulke fusies zijn ook bronnen van zwaartekrachtsgolven, wat de link nog interessanter maakt.
- Lange gammaflitsen: langer dan 2 seconden, soms tientallen seconden. Deze hangen samen met het sterven van zeer zware sterren. Wanneer zo’n ster aan het einde van zijn leven instort, vormt zich een zwart gat of een magnetar (een extreem gemagnetiseerde neutronenster). Hierbij wordt een smalle straal van materie en energie met bijna de lichtsnelheid de ruimte in geslingerd: de gammaflits.
Kosmische kernbommen
Om een idee te geven van de kracht: een enkele lange gammaflits kan in luttele seconden evenveel energie uitstralen als de zon in 10 miljard jaar. Het is alsof een kosmische kernbom ontploft, maar dan op onvoorstelbare schaal. Gelukkig zijn de meeste gammaflitsen extreem ver weg, vaak miljarden lichtjaren. Daardoor vormt hun straling geen gevaar voor ons. Toch wordt er wel eens gespeculeerd: mocht er ooit een gammaflits plaatsvinden in onze galactische buurt, én de straal zou toevallig precies op aarde gericht staan, dan zou dat rampzalige gevolgen hebben voor de atmosfeer en het leven. Maar de kans hierop is verwaarloosbaar klein.
Toevallige ontdekking
Het verhaal van gammaflitsen leest als een spionageroman. In de jaren ’60, midden in de Koude Oorlog, lanceerden de Verenigde Staten de Vela-satellieten. Hun taak: controleren of de Sovjet-Unie zich aan het kernstopverdrag hield en geen geheime kernproeven uitvoerde. Op 2 juli 1967 registreerden de satellieten een onverwachte piek van gammastraling. Aanvankelijk dachten de onderzoekers dat het om een kernproef ging. Maar na zorgvuldige analyse bleek de straling niet van de aarde te komen, noch uit de buurt van de maan. Het signaal kwam uit de diepe ruimte. Pas in 1973 werd dit geheimzinnige fenomeen gepubliceerd. Astronomen stonden versteld: er bestond blijkbaar een onbekend soort explosie in het universum, krachtiger dan alles wat we kenden. Zo begon de zoektocht naar de oorsprong van gammaflitsen.
Na de eerste ontdekkingen bleef de precieze oorsprong decennialang onduidelijk. Pas in de jaren ’90 brachten satellieten zoals BeppoSAX en later Swift en Fermi doorbraken. Dankzij hun nauwkeurige metingen konden optische telescopen op aarde de nabeelden volgen. Zo konden astronomen voor het eerst de afstand bepalen, en bleek dat gammaflitsen afkomstig zijn uit verre melkwegstelsels.
Enkele bekende gammaflitsen
- GRB 970228 (1997)
Dit was de eerste gammaflits met een nagloed die in zichtbaar licht kon worden waargenomen. Dankzij deze ontdekking kon men eindelijk bevestigen dat gammaflitsen van buiten onze Melkweg kwamen. Het was een doorbraak: voor het eerst konden astronomen de bron in een ver sterrenstelsel aanwijzen. - GRB 080319B (2008) – “de flits die je met het blote oog kon zien”
Deze gammaflits was uitzonderlijk helder: gedurende enkele tientallen seconden zou hij zelfs zichtbaar zijn geweest zonder telescoop, ondanks dat hij op 7,5 miljard lichtjaar afstand lag! Het wordt vaak de “naked-eye GRB” genoemd, omdat het de verste afzonderlijke gebeurtenis is die ooit door een mens met eigen ogen had kunnen worden gezien. - GRB 130427A (2013)
Een van de krachtigste gammaflitsen ooit gemeten. De uitbarsting duurde meer dan 20 uur in de nagloed, en de energiestraling was zó sterk dat zelfs kleinere telescopen de nabeelden konden volgen. Voor onderzoekers leverde dit enorm veel gegevens op over het mechanisme achter lange gammaflitsen. - GRB 170817A (2017)
Bijzonder omdat dit de eerste gammaflits was die samen met zwaartekrachtsgolven werd gedetecteerd. Oorzaak: de samensmelting van twee neutronensterren, waargenomen zowel door LIGO/Virgo (zwaartekrachtsgolven) als door gammasatellieten. Dit bevestigde het idee dat korte gammaflitsen ontstaan door zulke kosmische botsingen én dat ze verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van zware elementen zoals goud en platina. - GRB 221009A (2022) – “de helderste ooit”
Bijgenaamd de BOAT (Brightest Of All Time). De flits was zo extreem dat hij detectoren op meerdere gamma-observatoria tijdelijk verblindde. Astronomen denken dat dit de helderste gammaflits is die in minstens 10.000 jaar in ons deel van het heelal plaatsvond. De nagloed was wekenlang zichtbaar in röntgen en radio.
