Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Natuurkundige voordrachten I Nieuwe reeks 89
Gammaflitsen: extreem nieuws uit de oertijd
36
er aan de hele hemel maximaal een stuk of drie flit-
sen per dag te zien.
Als er een gammaflits afgaat, willen we die uiter-
aard graag nauwgezet bestuderen, hetgeen bete-
kent dat allerlei instrumenten snel op de plaats van
de gammaflits gericht moeten kunnen worden. De
detector moet dus vrij precies kunnen registreren
waar aan de hemel de flits plaatsvond, en liefst een
beetje snel. Een gammaflits duurt seconden tot
minuten en we mogen er niet op rekenen dat de
bron die de gammaflits maakte veel langer te zien
zal zijn.
Het is technisch erg moeilijk om instrumenten te
maken die dit zo snel kunnen: gammastraling is de
meest energierijke soort straling en ontstaat alleen
onder extreme omstandigheden. Deze straling
vliegt dwars door de meeste materialen heen en
daarom is het niet mogelijk een telescoop te maken
die een mooie ‘gammafoto’ van de hemel maakt.
Meestal vertelt een gamma-instrument ons dat er
een flits is, en hoe helder deze is, maar niet waar deze
aan de hemel staat. Gammaflitsen worden daarom
ook niet naar hun plaats aan de hemel genoemd,
maar naar de datum (GRB930401C is de derde
gammaflits (Gamma Ray Burst) die op 1 april 1993
is waargenomen). Een ander probleem is dat onze
atmosfeer gammastraling juist wel tegenhoudt.
Daarom heeft de ontdekking van gammaflitsen
op zich laten wachten tot het ruimtevaarttijdperk,
toen het mogelijk werd om gamma-instrumenten
boven de absorberende atmosfeer te brengen. Dit
is natuurlijk wel technisch lastig en duur.
Vanwege het ontbreken van de vereiste instrumenten
bleven gammaflitsen tot zo’n dertig jaar
na hun ontdekking een veel (en fel) bediscussieerd
raadsel. De eerste grote stap voorwaarts staat op
naam van het BATSE-instrument dat aan boord van
NASA’s Compton-satelliet meereisde. BATSE verzamelde
in de periode 1991-2000 een schat aan gegevens
van ruim 2700 gammaflitsen. Dit instrument
kon wel snel alarm slaan, maar omdat het nog niet
precies genoeg de plaatsen van gammaflitsen aan
de hemel kon bepalen, bleven enkele essentiële vragen
onbeantwoord: waar in het heelal komen gammaflitsen
vandaan, en hoe ontstaan ze?
De eerste volledig geschikte instrumenten voor
de snelle en nauwkeurige plaatsbepaling van gammaflitsen
waren de groothoek-röntgencamera’s die
door SRON in Utrecht zijn gebouwd voor de Italiaans-
Nederlandse satelliet BeppoSAX. Deze satelliet werd
in 1996 gelanceerd en bepaalde van een tiental gammaflitsen
per jaar de plaats aan de hemel tot op een
paar boogminuten nauwkeurig, en gaf binnen een
paar uur deze plaats door aan iedereen die het wilde
weten.
Op 28 februari 1997 kwam de grote doorbraak: op
de plaats aan de hemel waar de Utrechtse camera
een gammaflits detecteerde, werd in de daaropvolgende
dagen een steeds zwakker wordende bron
van röntgenstraling en zichtbaar licht gevonden.
Vanwege dit gedrag van een langzaam afnemende
helderheid na een plotselinge opleving, worden
zulke bronnen de nagloeiers van de gammaflitsen
genoemd. Nagloeiers zijn ondertussen op alle golflengten
waargenomen,van gamma- tot radiostraling.
Binnen drie maanden na de ontdekking door
BeppoSAX werd ook duidelijk dat gammaflitsen zich
niet in of bij ons eigen Melkwegstelsel bevinden,
maar in verre melkwegstelsels miljarden lichtjaren
hiervandaan. Dat ze desondanks, voor de korte duur
van de gammaflits zelf, na de zon en de maan de
helderste objecten aan de hemel zijn (zij het niet
in zichtbaar licht!), houdt in dat ze zeer veel straling
uitzenden: meer dan de zon in haar hele leven van
tien miljard jaar zal produceren.
Nog hetzelfde jaar werd duidelijk dat gammaflitsen
op de een of andere – toen nog onbekende
– manier door zware sterren moeten worden veroorzaakt.
Dat konden we afleiden uit het feit dat
ze altijd afgingen in blauwe melkwegstelsels. Deze
blauwe kleur duidt op de aanwezigheid van talrijke
zware sterren, die heet (en daardoor blauw) en helder
zijn. Een zware ster leeft kort maar intens: zij
maakt zijn interne brandstofvoorraad snel op. Aan
het eind van zijn leven stort de kern in. Dit dramatische
moment is een van de weinige verschijnselen
die we kennen waarbij genoeg energie vrijkomt
om een gammaflits te produceren. Meestal levert
het instorten van de kern van een zware ster echter
een normale supernova op, waarbij een neutronen-