Gamma-stralen De sterkste straling in het heelal

Iedereen heeft gehoord van het elektromagnetische spectrum. Het is een verzameling van alle golflengtes en lichtfrequenties, van radio en magnetron tot ultraviolet en gamma. Het licht dat we zien wordt het "zichtbare" deel van het spectrum genoemd. De rest van de frequenties en golven zijn onzichtbaar voor onze ogen, maar detecteerbaar met speciale instrumenten. 

Gammastralen zijn het meest energetische deel van het spectrum. Ze hebben de kortste golflengtes en hoogste frequenties. Deze eigenschappen maken ze uiterst gevaarlijk voor het leven, maar ze vertellen astronomen ook een lot over de objecten die ze uitzenden in het universum. Gammastralen komen op aarde voor, ontstaan ​​wanneer kosmische stralen onze atmosfeer raken en interactie aangaan met de gasmoleculen. Ze zijn ook een bijproduct van het verval van radioactieve elementen, met name bij nucleaire explosies en in nucleaire reactoren.

Gammastralen zijn niet altijd een dodelijke bedreiging: in de geneeskunde worden ze gebruikt om (onder andere) kanker te behandelen. Er zijn echter kosmische bronnen van deze dodelijke fotonen en voor de langste tijd bleven ze een mysterie voor astronomen. Ze bleven zo totdat telescopen werden gebouwd die deze energierijke emissies konden detecteren en bestuderen.

Kosmische bronnen van gammastralen

Vandaag weten we veel meer over deze straling en waar het vandaan komt in het universum. Astronomen detecteren deze stralen van extreem energieke activiteiten en objecten zoals supernova-explosies, neutronensterren en interacties met zwarte gaten. Deze zijn moeilijk te bestuderen vanwege de betrokken hoge energieën, ze zijn soms erg helder in "zichtbaar" licht en het feit dat onze atmosfeer ons beschermt tegen de meeste gammastralen. Om deze activiteiten goed te 'zien' sturen astronomen gespecialiseerde instrumenten de ruimte in, zodat ze de gammastralen kunnen 'zien' van hoog boven de beschermende luchtdeken van de aarde. NASA draait rond Snel satelliet en de Fermi Gamma-ray Telescoop behoren tot de instrumenten die astronomen momenteel gebruiken om deze straling op te sporen en te bestuderen.

Gamma-ray bursts

In de afgelopen decennia hebben astronomen extreem sterke uitbarstingen van gammastraling van verschillende punten in de lucht ontdekt. Met "lang" bedoelen astronomen slechts enkele seconden tot enkele minuten. Hun afstanden, variërend van miljoenen tot miljarden lichtjaren afstand, geven echter aan dat deze objecten en gebeurtenissen zeer helder moeten zijn om vanuit het hele universum te kunnen worden gezien.. 

De zogenaamde "gammastraaluitbarstingen" zijn de meest energieke en helderste gebeurtenissen die ooit zijn opgenomen. Ze kunnen in slechts enkele seconden enorme hoeveelheden energie uitzenden - meer dan de zon gedurende het hele bestaan ​​ervan zal vrijgeven. Tot voor kort konden astronomen alleen maar speculeren over wat zulke enorme explosies veroorzaakte. Recente observaties hebben hen echter geholpen de bronnen van deze gebeurtenissen op te sporen. Bijvoorbeeld de Snel satelliet detecteerde een gammastraaluitbarsting die voortkwam uit de geboorte van een zwart gat dat meer dan 12 miljard lichtjaar van de aarde lag. Dat is heel vroeg in de geschiedenis van het universum. 

Er zijn kortere bursts, minder dan twee seconden lang, die jarenlang echt een mysterie waren. Uiteindelijk hebben astronomen deze gebeurtenissen gekoppeld aan activiteiten die "kilonovae" worden genoemd, die zich voordoen wanneer twee neutronensterren of een neutronenster of een zwart gat samenvloeien. Op het moment van de fusie geven ze korte uitbarstingen van gammastralen af. Ze kunnen ook zwaartekrachtgolven uitzenden.

De geschiedenis van Gamma-ray Astronomy

Gamma-ray astronomie begon tijdens de Koude Oorlog. Gamma-ray bursts (GRB's) werden voor het eerst ontdekt in de jaren 1960 door de Vela vloot van satellieten. Aanvankelijk waren mensen bang dat ze tekenen waren van een nucleaire aanval. In de komende decennia begonnen astronomen de bronnen van deze mysterieuze pinpoint-explosies te zoeken door te zoeken naar signalen van optisch licht (zichtbaar licht) en in ultraviolet, röntgen en signalen. De lancering van de Compton Gamma Ray Observatorium in 1991 trok de zoektocht naar kosmische bronnen van gammastralen naar nieuwe hoogten. De waarnemingen toonden aan dat GRB's in het hele universum voorkomen en niet noodzakelijkerwijs in onze eigen Melkweg.

Sinds die tijd is de BeppoSAX observatorium, gelanceerd door de Italiaanse ruimtevaartorganisatie, evenals de High Energy Transient Explorer (gelanceerd door NASA) zijn gebruikt om GRB's te detecteren. De European Space Agency's INTEGRAAL missie sloot zich aan bij de jacht in 2002. Meer recent heeft de Fermi Gamma-ray-telescoop de lucht in kaart gebracht en gammastralen in kaart gebracht. 

De behoefte aan snelle detectie van GRB's is de sleutel tot het zoeken naar de energierijke gebeurtenissen die ze veroorzaken. Ten eerste sterven de zeer korte burst-evenementen zeer snel uit, waardoor het moeilijk is om de bron te achterhalen. X-satellieten kunnen de jacht oppikken (omdat er meestal een gerelateerde röntgenstraling is). Om astronomen te helpen snel een GRB-bron te bereiken, stuurt het Gamma Ray Bursts-coördinatennetwerk onmiddellijk meldingen naar wetenschappers en instellingen die betrokken zijn bij het bestuderen van deze uitbarstingen. Op die manier kunnen ze onmiddellijk opvolgingswaarnemingen plannen met behulp van op de grond en in de ruimte gebaseerde optische, radio- en röntgenobservatoria.

Naarmate astronomen meer van deze uitbarstingen bestuderen, zullen ze een beter begrip krijgen van de zeer energieke activiteiten die hen veroorzaken. Het universum is gevuld met bronnen van GRB's, dus wat ze leren, zal ons ook meer vertellen over de hoog-energetische kosmos. 

Snelle feiten

• Gammastralen zijn de meest energetische soort straling die bekend is. Ze worden afgegeven door zeer energieke objecten en processen in het universum. 
• Gammastralen kunnen ook in het laboratorium worden gemaakt en dit soort straling wordt in sommige medische toepassingen gebruikt.
• Gamma-ray astronomie wordt gedaan met in een baan rond satellieten die ze kunnen detecteren zonder interferentie van de atmosfeer van de aarde.