Zwart gat betrapt; ASTRONOMEN ZIEN NIEUW TYPE GAMMA RAY BURSTS

Een gammauitbarsting blijkt zeer waarschijnlijk in direct verband te staan met een zeldzaam type supernova- explosie. Voor het eerst zijn astronomen getuige van de geboorte van een zwart gat.

OP 25 APRIL 1998 kregen Titus Galama en Paul Vreeswijk, promovendi aan het Sterrenkundig Instituut `Anton Pannekoek' van de Universiteit van Amsterdam, het bericht door dat camera's aan boord van de Italiaans-Nederlandse BeppoSAX satelliet een Gamma Ray Burst (GRB) hadden waargenomen. Sinds hun ontdekking in 1967 zijn deze kortstondige uitbarstingen van hoog-energetische straling met mysteries omgeven. Wel wist de Amsterdamse groep onder leiding van Jan van Paradijs vorig jaar als eerste een GRB te identificeren met een zwakke, uitdovende lichtbron op miljarden lichtjaren afstand. Sindsdien is in acht gevallen met optische en radiotelescopen een vergelijkbaar nagloeien waargenomen steeds op grote diepte in het heelal.

``Het was een gewone uitbarsting', zegt Van Paradijs. ``Niemand die op grond van zijn karakteristieken iets speciaals zou zijn opgevallen. Niettemin blijkt hij de eerste van een geheel nieuwe categorie te zijn.'

Snel schakelden Galama en Vreeswijk telescopen in Australie en Chili in om te zien of GRB980425 soms nagloeide in zichtbaar licht. Tot hun verbazing vonden ze geen wegstervende optische tegenhanger maar stuitten ze in de error box - slechts tientallen vierkante boogminuten groot dankzij het nauwkeurige instrumentarium van BeppoSAX - na vergelijking met opnames van hetzelfde stukje hemel uit 1976 op een supernova, SN1998bw gedoopt. Een supernova is een ster die zich aan het eind van zijn bestaan in een kosmisch vertoon van vuurwerk opblaast, de buitenste schillen het heelal inslingert, voor korte tijd oplicht met de kracht van miljarden zonnen waarbij de achterblijvende kern onder invloed van de zwaartekracht in de regel ineenstort tot een zeer compacte neutronenster.

``Die supernova was veel helderder dan wat bij nagloeiende gamma-uitbarstingen gebruikelijk was', zegt Titus Galama. ``We hebben hem meteen gerapporteerd. SN1998bw bevindt zich in een spiraalarm van een reeds bekend sterrenstelsel op iets meer dan honderd miljoen lichtjaar, kosmisch gesproken is dat zo'n beetje om de hoek. Eerst dachten we aan toeval, maar geleidelijk aan begonnen we te beseffen dat GRB980425 en SN1998bw weleens direct met elkaar verbonden konden zijn, ook al druiste dat in tegen wat we tot nog toe van gammauitbarstingen wisten. Een conservatieve berekening - bij een nieuw verschijnsel moet je voorzichtig schatten - gaf te zien dat de kans op een toevallige samenloop kleiner was dan een op tienduizend.'

Het betreffende artikel van de Amsterdammers staat deze week in Nature, in gezelschap van twee aanverwante artikelen uit Japan en Amerika. Ook de supernova zelf had verrassingen in petto. Hij behoort tot de klasse Ic, wat zegt dat waterstof en helium ontbreken. Van Paradijs: ``Kennelijk was de mantel van de ster er al afgegooid, met achterlating van een kern van koolstof en zuurstof. Maandenlang hebben we nauwgezet de lichtsterkte gemeten en aan de hand van een model dat een Japanse groep onder aanvoering van Iwamoto op basis van onze uitkomsten heeft opgesteld blijkt dat de ster voor de supernova-explosie 30 tot 50 zonsmassa's zwaar geweest moet zijn. Ook blijkt uit de Japanse computersimulaties dat de resterende naakte kern tenminste drie zonsmassa's zwaar geweest moet zijn. Dat is zoveel dat de ineenstorting niet langer in een neutronenster van tientallen kilometers groot kan eindigen. In plaats daarvan verdwijnt de materie in een punt of singulariteit.

Doordat BeppoSAX ons zo snel op het spoor van SN1988bw heeft gezet, zijn we voor het eerst getuige geweest van de geboorte van een zwart gat.'

Het feit dat de gammauitbarsting van 25 april van zo dichtbij kwam, heeft tot gevolg dat de helderheid een factor 10.000 a 100.000 lager ligt dan bij `gewone' GRB's. Kennelijk zijn er GRB's in twee soorten. Van de tweede soort is vooralsnog slechts een exemplaar bekend: het natrekken van oude gammauitbarstingen leverde geen nieuwe combinaties met supernova's op. Van Paradijs: ``Gemeenschappelijk is dat elektronen tot in de buurt van de lichtsnelheid versneld worden, waarna ze al roterend om magnetische veldlijnen gammastraling uitzenden. Inderdaad heeft een Amerikaanse groep onder leiding van Kulkarni bij SN1998bw zeer sterke radiostraling gemeten, wat wijst op een uitdijing van de buitenste laag met snelheden die een flinke fractie zijn van de lichtsnelheid - zeer ongewoon voor supernova's. Maar voor de rest zegt mijn astrofysische buikgevoel dat de onderliggende mechanismen behoorlijk van elkaar moeten verschillen. Dat het ronde beeld dat we van gammauitbarstingen aan het opbouwen waren nu ineens heftig verstoord raakt, vind ik buitengewoon aardig. Want voor je het weet zit je details in te vullen en postzegels te plakken.'