Onderzoekers besloten een gammaflits uit 2016 opnieuw te onderzoeken en ontdekten de bijbehorende kilonova die ze eerder over het hoofd hadden gezien.

Gammaflitsen zijn de meest energierijke verschijnselen in het heelal. Het zijn eigenlijk niets meer dan heftige uitbarstingen van hoogenergetische gammastraling die enkele milliseconden tot enkele minuten duren. Ze ontstaan wanneer twee neutronensterren botsen of een supermassieve ster ineenstort. In 2016 namen onderzoekers zo’n gewelddadige gebeurtenis – GRB160821B genaamd – waar. Hoewel men destijds verwachtte een kilonova te spotten, lukte dit niet. Astronomen besloten zich nu nogmaals over de data te buigen. En ze komen met groot nieuws: de gammaflitsen waren wel degelijk uitgezonden door een kilonova.

GRB160821B
“De gebeurtenis in 2016 was aanvankelijk heel spannend,” herinnert eerste auteur van het paper Eleonora Troja zich. “Hij was dichtbij en met elke grote telescoop zichtbaar.” Toch was er iets niet helemaal pluis. “Het kwam niet overeen met onze voorspellingen,” legt Troja uit. “We verwachtten dat de infraroodemissie gedurende enkele weken steeds helderder zou worden. Maar tien dagen na de uitbarsting was er nauwelijks nog een signaal te zien. We waren allemaal erg teleurgesteld.”


Botsing neutronensterren
In 2017 schreven wetenschappers geschiedenis met de eerste directe waarneming van een fusie tussen twee neutronensterren. Een enorme primeur die al gauw als één van de grootste ontdekkingen van de eeuw werd bestempeld. Bovendien was het de eerste kosmische gebeurtenis die zowel in zwaartekrachtsgolven, als in het hele spectrum van licht – van gammastraling tot radio-emissie – werd waargenomen.

Kilonova
Deze impact ging bovendien vergezeld met een kilonova; een explosie waarbij er zware elementen zoals goud worden weggeslingerd. De observaties van de botsende neutronensterren leverden daarom het eerste, overtuigende bewijs dat een kilonova grote hoeveelheden zware metalen kan produceren; een bevinding die lang door theorie was voorspeld.

De rode pijl wijst de ontdekte kilonova aan. Afbeelding: NASA/ESA/E. Troja

Leren
Dankzij die eerste, directe waarneming leerden astronomen meer over de kenmerken van een kilonova. En die kennis konden ze goed gebruiken. Met deze informatie bij de hand stortten ze zich wederom op de data van de gammaflits uit 2016. En dit keer was het raak. “We hebben onze oude gegevens met nieuwe ogen bekeken en beseften dat we inderdaad een kilonova hadden opgevangen,” zegt Troja. “Het was bijna een perfecte match. De infraroodgegevens voor beide voorvallen hebben vergelijkbare lichtsterke en exact dezelfde tijdschaal.”


Overeenkomsten
De overeenkomsten tussen de twee gebeurtenissen suggereert dat de kilonova uit 2016 ook het gevolg moet zijn geweest van een fusie tussen twee neutronensterren. Hoewel een kilonova ook het gevolg kan zijn van een fusie tussen een zwart gat met een neutronenster, is het onbekend of een dergelijke gebeurtenis een ander signaal zou opleveren in röntgen-, infrarood-, radio- en optische lichtwaarnemingen.

Wist je dat…
astronomen vermoeden dat al het goud en platina op aarde hier is terechtgekomen als gevolg van een kilonova die zou zijn ontstaan tijdens botsingen van neutronensterren?

Magnetar
De observaties onthulden bovendien belangrijke nieuwe inzichten in de vroege stadia van een kilonova. Het team kreeg bijvoorbeeld voor het eerst een inkijkje in het nieuwe object dat achterbleef na de botsing. “Het overblijfsel zou een sterk magnetische neutronenster kunnen zijn, beter bekend als een magnetar,” zegt onderzoeker Geoffrey Ryan. “Dit is interessant, omdat de theorie suggereert dat een magnetar de productie van zware metalen zou moeten vertragen, of zelfs helemaal zou moeten stopzetten. Onze analyse suggereert dat zware metalen op de een of andere manier kunnen ontsnappen aan de invloed van het overblijvende object.”

Troja en haar team zijn van plan de lessen die ze hebben geleerd ook toe te passen op andere gebeurtenissen uit het verleden en deze opnieuw te bestuderen. Tegelijkertijd willen ze hun aanpak voor toekomstige observaties verbeteren. “Door meer gebeurtenissen waar te nemen komen we er wellicht achter dat er veel verschillende soorten kilonova’s zijn, net zoals het geval is met supernova’s,” zegt Troja. “Het is erg opwindend om onze kennis hierover steeds verder bij te schaven.”