Op 15 maart 2024 detecteerde de Wide-field X-ray Telescope (WXT) van de Einstein-ruimtetelescoop een uitbarsting van laag-energetische röntgenstraling. Astronomen noemen zulke röntgenstraling 'zacht', ook al is het nog steeds veel energieker dan zichtbaar of ultraviolet licht. De uitbarsting duurde meer dan 17 minuten en fluctueerde in helderheid voordat hij weer wegebde. Zo'n gebeurtenis staat bekend als een 'fast X-ray transient' (snel röntgentransiënt - FXRT) en dit specifieke transiënt kreeg de naam EP240315a. Voor Yuan Liu, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (NAO, CAS) en eerste auteur van het onlangs gepubliceerde artikel over het onderzoek, was het een speciaal moment omdat hij de onboard software trigger voor WXT had ontworpen. “Het was echt goed om te zien dat het algoritme goed werkte voor deze gebeurtenis,” zegt hij.
Oude explosie
Ongeveer 1 uur nadat de röntgenstraling werd waargenomen, detecteerde een telescoop in Zuid-Afrika als onderdeel van het Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) zichtbaar licht vanaf dezelfde locatie. Vervolgwaarnemingen van de Gemini-North telescoop op Hawaï en de Very Large Telescope in Chili leverden roodverschuivingsmetingen op die bevestigden dat de uitbarsting afkomstig was van ongeveer 12,5 miljard lichtjaar verderop, en zijn kosmische reis naar ons begon toen het heelal nog maar 10 procent van zijn huidige leeftijd had. Dit betekende dat EP240315a de eerste keer was dat astronomen zachte röntgenstraling detecteerden voor zo'n lange duur van zo'n oude explosie. “De detectie van EP240315a toont het grote potentieel van Einstein Probe voor het ontdekken van transiënten uit het vroege heelal. De missie zal een belangrijke rol spelen in internationale waarnemingen en samenwerkingsverbanden,” zegt Xuefeng Wu, onderzoeker bij Purple Mountain Observatory, CAS, en een van de auteurs van het artikel.
Een mysterie dat moet worden opgelost
De snelle detectie van EP240315a stelde het team ook in staat om samen te werken met Roberto Ricci van de Universiteit van Rome Tor Vergata, Italië. Ze begonnen de uitbarsting op radiogolflengten te bekijken met behulp van de Australian Telescope Compact Array (ATCA). Toen ze de uitbarsting drie maanden lang volgden, stelden ze vast dat de energie overeenkwam met een typische gammastraaluitbarsting (GRB). GRB's zijn extreem krachtige gebeurtenissen waarbij buitengewone hoeveelheden energie vrijkomen. Gewoonlijk zijn lange GRB's het gevolg van de explosie van zware sterren. In latere analyses bleek inderdaad dat de röntgenstraling samenviel met een gammaflits die bekend staat als GRB 240315C. Deze uitbarsting was gezien door de Burst Alert Telescope (BAT) op NASA's Neil Gehrels Swift Observatory en het Konus-instrument van de Russische Federatie op NASA's Wind-ruimtevaartuig. “Deze resultaten laten zien dat een aanzienlijk deel van de FXRT's geassocieerd kan zijn met GRB's en dat gevoelige röntgenmonitoren, zoals Einstein Probe, ze kunnen lokaliseren in het verre heelal,” zegt Roberto. “Door de kracht van röntgen- en radiowaarnemingen te combineren, hebben we een nieuwe manier om deze oude explosies te onderzoeken, zelfs zonder hun gammastraling te detecteren.” Toch moet er nog een mysterie worden opgelost. Hoewel GRB's geassocieerd worden met röntgenstraling, is EP240315a anders.
Onze ideeën over GRB's herzien
Meestal wordt waargenomen dat de röntgenstraling enkele tientallen seconden voorafgaat aan de gammastraling, maar EP240315a werd meer dan zes minuten (372 seconden) voor GRB 240315C waargenomen. “Zo'n lange vertraging is nog nooit eerder waargenomen,” zegt Hui Sun, een teamlid van het Einstein Probe Science Center van het NAO, CAS. Combineer dit met de onverwacht lange duur van de röntgenstraling en het zou ons kunnen vertellen dat we niet zo goed begrijpen hoe GRB's exploderen als we dachten. “Dit vertelt ons iets heel nieuws en misschien moeten we de modellen die we hebben voor gammastraaluitbarstingen heroverwegen,” zegt Weimin Yuan, NAO, CAS Einstein Probe Principal Investigator. Tijd en meer gegevens zullen helpen. Hoewel eerdere missies zachte röntgenstraling hebben kunnen detecteren, opent de superieure gevoeligheid en het gezichtsveld van de Einstein-sonde dit venster pas echt. “Dit is nog maar het beginpunt en toont echt het potentieel van Einstein Probe aan om kosmische explosies uit het vroege heelal te detecteren,” zegt Weimin. “Zodra we de ogen van Einstein Probe openden voor de hemel, vond het interessante nieuwe fenomenen. Dat is behoorlijk goed en zou moeten betekenen dat er nog veel meer interessante ontdekkingen in het verschiet liggen,” zegt Erik Kuulkers, ESA Einstein Probe Project Scientist.
Wat is de Einstein ruimtetelescoop?
Einstein Probe (EP) is een missie van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) in samenwerking met het Europees ruimteagentschap (ESA), het Max-Planck-Instituut voor Buitenaardse Fysica (MPE), Duitsland, en het Centre National d'Études Spatiales (CNES), Frankrijk. Hij werd op 9 januari 2024 gelanceerd vanaf het Xichang Satellite Launch Centre in China en heeft twee instrumenten aan boord. De Wide-field X-ray Telescope (WXT) controleert constant een groot deel van de hemel op onverwachte röntgenstraling, en de Follow-up X-ray Telescope (FXT) die zich concentreert op de röntgenbronnen die door WXT zijn gevonden voor een meer gedetailleerde blik.
Bron: ESA
