NASA-missies onderzoeken baanbrekende kosmische explosie

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

NASA-missies onderzoeken baanbrekende kosmische explosie

Bericht door univers » 08 dec 2022, 08:24

Afbeelding
Gammastraaluitbarsting 211211A, waarvan de locatie rood is omcirkeld, barstte los aan de rand van een spiraalstelsel op ongeveer 1 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Boötes. De NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop heeft het beeld vastgelegd met zijn Wide Field Camera 3 en Advanced Camera for Surveys. Krediet: NASA, ESA, Rastinejad et al. (2022) en Gladys Kober (Katholieke Universiteit van Amerika)

Op 11 december 2021 detecteerden NASA's Neil Gehrels Swift Observatory en Fermi Gamma-ray Space Telescope een explosie van hoogenergetisch licht uit de buitenwijken van een melkwegstelsel op ongeveer 1 miljard lichtjaar afstand. De gebeurtenis heeft het begrip van wetenschappers over gammastraaluitbarstingen (GRB's), de krachtigste gebeurtenissen in het universum, geschokt.

De afgelopen decennia hebben astronomen GRB's over het algemeen in twee categorieën verdeeld. Lange uitbarstingen zenden gammastralen uit gedurende twee seconden of langer en zijn afkomstig van de vorming van dichte objecten zoals zwarte gaten in de centra van massieve instortende sterren. Korte uitbarstingen zenden gammastralen uit gedurende minder dan twee seconden en worden veroorzaakt door samensmeltingen van dichte objecten zoals neutronensterren . Wetenschappers nemen soms korte uitbarstingen waar met een volgende uitbarsting van zichtbaar en infrarood licht, een kilonova genaamd.

"Deze uitbarsting, genaamd GRB 211211A, was paradigmaverschuivend omdat het de eerste langdurige gammastraaluitbarsting is die is terug te voeren op een samensmelting van neutronensterren", zegt Jillian Rastinejad, een afgestudeerde student aan de Northwestern University in Evanston, Illinois, die leidde een team dat de uitbarsting bestudeerde. “De hoogenergetische uitbarsting duurde ongeveer een minuut en onze vervolgwaarnemingen leidden tot de identificatie van een kilonova. Deze ontdekking heeft grote implicaties voor hoe de zware elementen van het universum zijn ontstaan.”


Kijk om te leren hoe een gebeurtenis genaamd GRB 211211A het begrip van wetenschappers van gammastraaluitbarstingen - de krachtigste explosies in de kosmos - op zijn kop zette.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Een klassieke korte gammastraaluitbarsting begint met twee in een baan om de aarde draaiende neutronensterren, de verbrijzelde overblijfselen van massieve sterren die explodeerden als supernova's. Naarmate de sterren steeds dichterbij cirkelen, strippen ze neutronenrijk materiaal van elkaar. Ze genereren ook zwaartekrachtgolven of rimpelingen in de ruimte-tijd, hoewel er bij deze gebeurtenis geen enkele werd gedetecteerd.

Uiteindelijk botsen de neutronensterren en smelten samen, waardoor een wolk van heet puin ontstaat die licht uitzendt over meerdere golflengten. Wetenschappers veronderstellen dat jets van snelle deeltjes, gelanceerd door de fusie, de eerste gammastraling produceren voordat ze in botsing komen met het wrak. Warmte die wordt gegenereerd door het radioactieve verval van elementen in het neutronenrijke puin creëert waarschijnlijk het zichtbare en infrarode licht van de kilonova. Dit verval resulteert in de productie van zware elementen zoals goud en platina.

"Vele jaren geleden suggereerde Neil Gehrels, een astrofysicus en naamgenoot van Swift, dat fusies van neutronensterren enkele lange uitbarstingen zouden kunnen veroorzaken", zegt Eleonora Troja, een astrofysicus aan de Universiteit van Rome die een ander team leidde dat de uitbarsting bestudeerde. "De kilonova die we hebben waargenomen, is het bewijs dat fusies in verband worden gebracht met deze langdurige gebeurtenissen, waardoor we gedwongen worden om opnieuw na te denken over hoe zwarte gaten worden gevormd."

Fermi en Swift detecteerden de uitbarsting tegelijkertijd en Swift kon snel zijn locatie in het sterrenbeeld Boötes identificeren, waardoor andere faciliteiten snel konden reageren met vervolgwaarnemingen. Hun waarnemingen hebben de vroegste blik tot nu toe op de eerste stadia van een kilonova opgeleverd.

Veel onderzoeksgroepen hebben zich verdiept in de waarnemingen die zijn verzameld door Swift, Fermi, de Hubble Space Telescope en anderen. Sommigen hebben gesuggereerd dat de eigenaardigheden van de uitbarsting kunnen worden verklaard door de samensmelting van een neutronenster met een ander massief object, zoals een zwart gat. De gebeurtenis was ook relatief dichtbij, volgens normen voor gammaflitsen, waardoor telescopen mogelijk het zwakkere licht van de kilonova konden opvangen. Misschien kunnen enkele verre lange uitbarstingen ook kilonovae produceren, maar we hebben ze niet kunnen zien.

Afbeelding
In deze illustratie beginnen twee neutronensterren samen te smelten, waarbij ze een straal van snelle deeltjes opblazen en een wolk van puin produceren. Wetenschappers denken dat dit soort gebeurtenissen fabrieken zijn voor een aanzienlijk deel van de zware elementen van het universum, waaronder goud.
Credits: A. Simonnet (Sonoma State Univ.) en NASA's Goddard Space Flight Center

Het licht dat volgde op de uitbarsting, de nagloei-emissie genoemd, vertoonde ook ongebruikelijke kenmerken. Fermi detecteerde hoogenergetische gammastralen die 1,5 uur na de burst begonnen en meer dan 2 uur aanhielden. Deze gammastralen bereikten energieën tot 1 miljard elektronvolt. (De energie van zichtbaar licht meet tussen ongeveer 2 en 3 elektronvolt, ter vergelijking.)

"Dit is de eerste keer dat we zo'n overmaat aan hoogenergetische gammastraling hebben gezien in de nasleep van een fusie-evenement. Normaal gesproken neemt die emissie in de loop van de tijd af', zegt Alessio Mei, een promovendus aan het Gran Sasso Science Institute in L'Aquila, Italië, die een groep leidde die de gegevens bestudeerde. “Het is mogelijk dat deze hoogenergetische gammastralen afkomstig zijn van botsingen tussen zichtbaar licht van de kilonova en elektronen in deeltjesstralen. De jets kunnen verzwakkende stralen zijn van de oorspronkelijke explosie of nieuwe die worden aangedreven door het resulterende zwarte gat of de magnetar.”

Wetenschappers denken dat fusies van neutronensterren een belangrijke bron zijn van de zware elementen in het universum. Ze baseerden hun schattingen op de snelheid van korte uitbarstingen die zich in de kosmos zouden voordoen. Nu moeten ze ook rekening houden met lange uitbarstingen in hun berekeningen.

Een team onder leiding van Benjamin Gompertz, een astrofysicus aan de Universiteit van Birmingham in het Verenigd Koninkrijk, keek naar de volledige hoogenergetische lichtcurve, of de evolutie van de helderheid van het evenement in de loop van de tijd. De wetenschappers merkten kenmerken op die een sleutel zouden kunnen zijn voor het identificeren van soortgelijke incidenten - lange uitbarstingen van fusies - in de toekomst, zelfs als ze vager of verder weg zijn. Hoe meer astronomen kunnen vinden, hoe meer ze hun begrip van deze nieuwe klasse van verschijnselen kunnen verfijnen.

Op 7 december 2022 werden papers onder leiding van Rastinejad , Troja en Mei gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, en een paper onder leiding van Gompertz werd gepubliceerd in Nature Astronomy.

"Dit resultaat onderstreept het belang van onze missies die samenwerken en met anderen om multigolflengte-follow-up van dit soort fenomenen te bieden", zegt Regina Caputo, Swift-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Vergelijkbare gecoördineerde inspanningen hebben laten doorschemeren dat sommige supernova's korte uitbarstingen zouden kunnen produceren , maar deze gebeurtenis is de laatste spijker in de doodskist voor de simpele dichotomie die we al jaren gebruiken. Je weet nooit of je iets verrassends tegenkomt.”

NASA's Goddard Space Flight Center beheert de Swift- en Fermi-missies

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... -explosion
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie