Nieuwsbrief

Een aantal instrumenten in de ruimte en op aarde detecteerden die dag een straal van hoogenergetisch licht (gammastralen genoemd) dat langs de aarde kwam, waarvan vermoed werd dat het een voorbode was van het uit elkaar vallen van een reuzenster. Zo’n sterke en energetische stralenbundels, bekend als uitbarstingen van gammastralen, gaan gepaard met het einde van het leven van reuzensterren en het ontstaan van een zwart gat.

De uitbarsting was zodanig krachtig dat de gasdeeltjes in onze atmosfeer veranderden in geladen deeltjes of ionen waardoor de langegolf radiocommunicatie op aarde verstoord werd en op zijn beurt gedetecteerd werd door het KMI-instrument ‘Solar Flare’. Dit instrument van het KMI meet de omvang of amplitude van het verstoorde radiosignaal door de aanwezigheid van de ionen via radiosignalen die uitgezonden worden door communicatiestations op zee.  Afhankelijk van de toestand van de ionosfeer, stemt de omvang van de verstoring van dit weerkaatste signaal, zoals gemeten door het KMI-instrument, overeen met de mate van ionisatie in de onderste laag van de ionosfeer op ongeveer 60 km hoogte.

De waarnemingen met het KMI-instrument ‘Solar Flare’ tonen doorgaans pieken die veroorzaakt zijn door uitbarstingen op de zon of de zogenaamde zonnevlammen.  Op 9 oktober 2022 om 13:20 UT registreerden de instrumenten van het Geofysisch Centrum van het KMI te Dourbes een toename in de omvang van het signaal, hetgeen normaal gezien overeenstemt met een sterke zonnevlam. Op dit moment was de zonneactiviteit echter relatief beperkt. Bovendien stemde de vorm van de piek in het signaal niet overeen met hetgeen men verwacht bij een zonnevlam.

De oorzaak van deze flits van energetisch licht bleek buiten het zonnestelsel en zelfs buiten ons melkwegstelsel te liggen, hetgeen eveneens werd bevestigd door een ruimtetelescoop (https://swift.gsfc.nasa.gov/) die de uitbarsting van gammastralen voor het eerst detecteerde op 9 oktober 2022. De gebeurtenis was één van de dichtstbijzijnde van dit type en dus één van de meest langdurige en lichtgevende die ongeveer 1,9 miljard jaar geleden plaatsvond. Sterrenkundigen identificeerden de locatie van de gebeurtenis in het sterrenbeeld ‘Sagitta’ (de Pijl). Vanwege de hoge intensiteit kreeg de gebeurtenis de bijnaam ‘BOAT – Brightest Of All Time’.

Momenteel is de meest waarschijnlijke verklaring voor deze enorme uitbarsting van gammastralen het uit elkaar vallen van een grote ster tot zijn eigen massa. De kernreacties en de energie die daarbij vrijkomen, houden de zwaartekracht in evenwicht en houden de omvang van de ster in stand. Terwijl de brandstof van de ster uitgeput raakt, neemt de intensiteit van de energieproductie en de thermische expansie af, en onder invloed van de zwaartekracht neemt de omvang van de ster af. Je kan het vergelijken met een heteluchtballon die krimpt terwijl deze afkoelt.

Na een zeker punt neemt het krimpen door de zwaartekracht de bovenhand en versnelt het krimpen van de ster. De hoge druk en dichtheid die daardoor ontstaan, maken verschillende processen mogelijk die immense hoeveelheden energie produceren en die vrijkomen in een gigantische explosie of een zogenaamde supernova-explosie. Wat wij waarnemen zijn de fotonen of het licht van deze stralen en ook de gloed van de omringende materie die door de initiële uitbarsting wordt opgewekt. Hoewel dit soort gebeurtenis reeds voorkwam (ongeveer 100 keer per jaar), is de omvang van deze gebeurtenis ongekend.

Deze uitbarsting brengt heel wat wetenschappelijke activiteiten met zich mee: gaande van continue waarnemingen van de nagloed tot de analyse van de verschillende gegevens die door verschillende soorten instrumenten aan boord van satellieten of op de grond werden gemeten. Voor astrofysici levert deze gebeurtenis extra informatie op over de levenscyclus van grote sterren en de processen bij de vorming van zwarte gaten. Verder is de extreem hoge energie van de waargenomen deeltjes belangrijk voor de ontwikkeling en verificatie van theorieën over fundamentele fysica. De nabijheid van de gebeurtenis maakt bovendien metingen mogelijk van parameters die gewoonlijk te zwak zijn om te detecteren.

Voor de ruimteweergroep van het KMI leveren dit soort uitbarstingen specifieke informatie op over de processen in de lagere atmosfeer en de gevolgen daarvan voor radiocommunicatie en navigatie. De processen van ionisatie bij zo'n korte en energetische gebeurtenis als die van 9 oktober 2022 verschilt van de typische reacties bij zonnevlammen: de stijgtijd is aanzienlijk korter en het verval van de piek is lineair. Tot dusver is dit de eerste keer dat dit type gebeurtenis door het instrument van het KMI werd gedetecteerd.  Ondanks de kleine afmetingen en kleine kost van het instrument, is het heel gevoelig voor zonnevlammen en zoals nu gebleken ook voor de detectie van sterke uitbarstingen van gammastralen. De metingen zullen gebruikt worden om de theoretische berekeningen en de kwantitatieve reactie van dit type van instrument op zonnevlammen en andere hoogenergetische lichtbronnen te verifiëren.