Wat is een gammaflits?

Wat is een gammaflits?

Gammaflitsen zijn de allersterkste energiebronnen die we in het heelal kunnen vinden. Als een gammaflits van een nabije ster ons zou raken, zou al het leven op aarde vernietigd worden! Reden genoeg om ze te bestuderen.

Dood van een zware ster

Een ster gaat dood omdat de kernfusie in de kern van een ster niet meer genoeg energie levert om van de altijd aanwezige zwaartekracht te kunnen winnen. De ster krimpt in en na een tijdje raakt de kern van een ster gedegenereerd. Er komt dan zoveel energie vrij dat de kern van de ster implodeert tot een neutronenster of zwart gat, en alles buiten de kern uit elkaar vliegt: je krijgt een supernova.

Hoe ontstaat een gammaflits?

Allereerst moet de zware ster echt zwaar zijn. Zo zwaar dat er in ieder geval een zwart gat ontstaat (de kern moet meer dan 8 keer zo zwaar als onze zon zijn). Zo’n hele sterke supernova noemen we vaak een hypernova.

Tijdens een hypernova is er ineens zo’n gigantische hoeveelheid energie beschikbaar dat er nog een ander effect op kan treden. Dit effect heet fotodesintegratie, en is eigenlijk het omgekeerde van kernfusie. Hele sterke straling botst tegen een atoom aan, en daardoor knalt deze uit elkaar in simpelere atomen. Bijvoorbeeld deuterium, dat bestaat uit 1 proton en 1 neutron, dat dan uit elkaar valt in 1 proton en 1 neutron los van elkaar. Het is dus echt omgekeerde kernfusie.

Voor lichte elementen levert kernfusie heel veel energie, dus fotodesintegratie kost juist heel veel energie. Maar tijdens een hypernova is die energie volop aanwezig. Dit effect neemt dus energie weg, en helpt daarbij de zwaartekracht om de kern nog sneller in elkaar te doen storten!

Het materiaal dat gemaakt wordt door de fotodesintegratie vliegt de kern uit. Als die kern dan erg hard rond zijn as tolt krijg je een zogenoemde jet, een straal van deeltjes die de kern uitvliegen. Ik kan je dit het beste voor laten stellen met een fietswiel. Als je een fietswiel in je hand hebt kun je hem zo laten staan, als hij draait:

Doordat het wiel draait ontstaat er een kracht die ervoor zorgt dat hij niet omvalt. De richting van die kracht is loodrecht op de draairichting. Dus in het geval van het plaatje hierboven naar links (of rechts). En daardoor blijft het wiel op deze rare manier draaien. Als het wiel stilstaat valt hij natuurlijk gewoon, want dan is die kracht er niet. Deze kracht heet impulsmoment.

Als je nou zo’n deeltje bent die door fotodesintegratie uit de kern van een ster wordt gelanceerd, en die ster draait ook nog eens hard rond, word je in een richting loodrecht op de draairichting geduwd (“links” of “rechts”). Hoe harder de ster draait, hoe sterker die kracht is. Het resultaat zijn 2 stralen van deeltjes die de ster uit knallen, zoals onderstaande afbeelding. Dit is zijn dus jets.

Afbeelding van een jet

Omdat je zoveel deeltjes in zo’n dunne straal propt, heeft die straal heel veel energie. Al die deeltjes gaan, doordat ze met elkaar botsen bijvoorbeeld, ook nog eens heel fel licht geven. En door die fotodesintegratie tijdens de supernova is dat voor een hele korte periode echt immens gigantisch fel: een gammaflits.

Overigens is dit een de meest gangbare theorie voor hoe een gammaflits ontstaat. Men weet nog niet 100% zeker hoe deze flitsen echt ontstaan, maar deze theorie krijgt de meeste steun van wetenschappers.

Hoe krachtig?

Een gammaflits heeft een energie van ongeveer duizend miljard miljard miljard atoombommen die Hiroshima heeft platgelegd. Dat zijn er 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000! Gelukkig zijn ze relatief zeldzaam. Per sterrenstelsel ongeveer eens per honderdduizend jaar. Door miljoenen sterrenstelsel in de gaten te houden kunnen we er toch regelmatig eentje zien.

Een closeup van een gammaflits. Deze is met een telescoop gefotografeerd en staat ongeveer 7,5 miljard lichtjaar van ons af. Het licht heeft 7,5 miljard jaar gedaan om van daar naar ons te komen, dus deze ster is 7,5 miljard jaar geleden ontploft!

Een gammaflits is schadelijk voor al het leven op aarde als hij een paar duizend lichtjaren van ons af staat (dat is een paar honderd duizend keer tien miljard kilometer). Er zijn duizenden sterren die zo dichtbij staan. Maar alleen de allerzwaarste sterren die aan het eind van hun leven zijn, zijn misschien gevaarlijk.

Sommigen denken dat een gammaflits 450 miljoen jaar geleden ongeveer de helft van al het leven op aarde heeft weggevaagd. Dat wordt de Laat-Ordovicische massa-extinctie genoemd. De ster die toen implodeerde stond op 6000 lichtjaar van ons af en de flits zorgde ervoor dat binnen 10 seconde de gehele ozonlaag werd gehalveerd. Dan wil je niet lekker aan het strand liggen bakken.

Er zijn 2 relatief dichtbij staande sterren die binnenkort mogelijk een gammaflist onze kant op kunnen sturen: Eta Carinae en WR 104. Eta Carinae staat ongeveer 7.500 lichtjaar van ons af. Wanneer de gammaflist ons raakt staat dat gelijk aan 1 kiloton TNT die ontploft, overal in de atmostfeer boven de aarde. Voor de aarde zelf maakt dit niet zoveel uit, we zijn beschermd door de atmosfeer (ookal zijn er anderen die zeggen dat ook het leven op aarde weggevaagd zou kunnen worden). Het kan wel goed zijn dat alle satellieten dan kapot gaan, aangezien die niet beschermd worden door de atmosfeer. WR 104 staat 8.000 lichtjaar van ons af en zal ongeveer dezelfde consequenties hebben.

Dat is iets om rekening mee te moeten houden! Maar bedenk wel dat zo’n jet dan precies ons moet raken. En die straal is maar heel smal, dus die kans niet zo groot. Vergelijk het met een vuurtoren. De kans dat je precies in de lichtstraal van een vuurtoren kijkt is redelijk klein (behalve als je lang blijft kijken, maar een gammaflits duurt maar kort). Daarnaast weten we ook niet of ze een gammaflits zullen produceren, of dat hij wel hard genoeg ronddraait. En we weten ook niet precies wanneer hij precies zal ontploffen (binnen nu en 10.000 jaar). We proberen te voorspellen of zo’n straal precies richting de aarde gericht zal staan (vooral bij WR 104), maar we kunnen dit niet zo goed meten. Daar is men nog mee bezig, maar de meetinstrumenten zijn simpelweg nog niet gevoelig genoeg hiervoor.

Luc Hendriks's afbeelding

Over Luc Hendriks

Nijmegen http://www.heel.al

Reacties