Gammaflitsen behoren tot de meest energierijke verschijnselen in het heelal, maar sommige produceren merkwaardig weinig zichtbaar licht. Bij het tot nog toe grootste onderzoek van deze zogeheten donkere gammaflitsen, uitgevoerd met het GROND-instrument van de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop op La Silla in Chili, is ontdekt dat voor deze kolossale explosies geen exotische verklaringen hoeven te worden bedacht. Hun geringe helderheid blijkt het gevolg te zijn van een combinatie van oorzaken, waarvan de aanwezigheid van stof tussen de aarde en de explosie de belangrijkste is.
Gammaflitsen zijn kortstondige gebeurtenissen die soms minder dan een seconde, maar soms ook enkele minuten duren. Ze worden gedetecteerd door satellieten die gevoelig zijn voor hun energierijke straling. Dertien jaar geleden ontdekten astronomen dat deze hevige uitbarstingen ook een stroom van minder energierijke straling produceren, die nog tot weken of zelfs jaren na de eigenlijke explosie blijft nagloeien.
Alle gammaflitsen vertonen een nagloeiing van röntgenstraling. Maar slechts de helft daarvan zendt ook zichtbaar licht uit – de rest blijft verdacht donker. Sommige astronomen dachten dat deze donkere exemplaren een geheel nieuwe klasse van gammaflitsen vertegenwoordigden, anderen meenden dat het gammaflitsen op zeer grote afstanden betrof. Uit eerder onderzoek was echter ook gebleken dat verduisterend stof tussen de gammaflits en ons een rol zou kunnen spelen.
‘Het onderzoek van nagloeiingen is cruciaal voor onze ideeën over de objecten die gammaflitsen produceren en wat zij ons over de stervorming in het jonge heelal vertellen,’ zegt de hoofdauteur van het onderzoek, Jochen Greiner van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München, Duitsland.
Eind 2004 lanceerde NASA de satelliet Swift. Vanuit zijn omloopbaan boven de aardatmosfeer kan deze satelliet gammaflitsen detecteren en hun posities onmiddellijk doorgeven aan andere sterrenwachten, zodat deze de nagloeiingen kunnen observeren. Bij het nieuwe onderzoek hebben astronomen de Swift-gegevens gecombineerd met waarnemingen die gedaan zijn met GROND – een detector specifiek bedoeld voor waarnemingen van nagloeiende gammaflitsen, die gekoppeld is aan de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop op La Silla in Chili. Op die manier hebben de onderzoekers het vraagstuk van de ontbrekende nagloeiing in zichtbaar licht overtuigend kunnen oplossen.
Wat GROND zo geschikt maakt voor het onderzoek van nagloeiingen is zijn zeer snelle reactietijd. Dankzij een speciaal systeem dat de Rapid Response Mode wordt genoemd, kan hij binnen enkele minuten nadat Swift een gammaflits heeft gemeld met waarnemen beginnen. Daarbij bekijkt hij het object gelijktijdig door zeven filters die zowel het zichtbare als het nabij-infrarode deel van het spectrum bestrijken.
Door de GROND-gegevens die door deze zeven filters zijn verzameld te combineren met waarnemingen van Swift, waren astronomen in staat om nauwkeurig te meten hoeveel licht van de nagloeiing op de verschillende golflengten – van energierijke röntgenstraling tot het nabij-infrarood – binnenkwam. De astronomen gebruikten deze informatie om rechtstreeks vast te stellen hoeveel verduisterend stof het licht van een gammaflits onderweg naar de aarde moest zijn tegengekomen. Voorheen kon alleen een ruwe schatting van de hoeveelheid stof worden gemaakt.
Het onderzoeksteam gebruikte naast hun eigen GROND-metingen de waarnemingen van andere grote telescopen, zoals ESO’s Very Large Telescope, om de afstanden van bijna alle gammaflitsen in hun steekproef te schatten. Hoewel daarbij bleek dat verduisterend stof een aanzienlijk aantal gammaflitsen tot ongeveer 60 à 80 procent van de oorspronkelijke intensiteit afzwakt, bleek het effect op de verste gammaflitsen nóg groter. Daarvan komt slechts 30 tot 50 procent van het licht op aarde aan. De astronomen concluderen daaruit dat de meeste donkere gammaflitsen simpelweg die gammaflitsen zijn waarvan het zichtbare licht onderweg compleet geabsorbeerd is.
‘Vergeleken met andere instrumenten van grote telescopen, is GROND een goedkoop en betrekkelijk eenvoudig instrument’, aldus Greiner. ‘Toch is het erin geslaagd om het raadsel rond de donkere gammaflitsen op te lossen.’
Meer op de ESO-website
Donkere gammaflitsen tegen het licht gehouden
