In de moderne astronomie staan gammaflitsen, of gamma-ray bursts (GRB’s), bekend als de meest energetische uitbarstingen in het heelal. Vandaag de dag beschikken we over een hele vloot van ruimte-observatoria die deze verschijnselen in de gaten houden. Maar de ontdekking van gammaflitsen begon niet met een telescoop, noch met een astronoom, maar met een militair project tijdens de Koude Oorlog.
De Koude Oorlog en de Vela-satellieten
In de jaren zestig heerste er wantrouwen tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie. Om te controleren of er geen geheime kernproeven plaatsvonden in de ruimte of aan de andere kant van de maan, lanceerden de Amerikanen een reeks satellieten: de Vela-satellieten. Hun taak was eenvoudig: gammastraling meten die afkomstig zou kunnen zijn van kernexplosies. Op 2 juli 1967 registreerden twee van deze satellieten een bijzonder signaal. Er was plotseling een korte, felle piek in gammastraling gemeten. Maar de bron was vreemd: het signaal kwam niet van de aarde, niet van de maan, en ook niet van de zon. Het was afkomstig uit de diepe ruimte.
Het geheim van Los Alamos
De vondst werd onderzocht door natuurkundigen van het Los Alamos National Laboratory, onder leiding van Ray Klebesadel. Gedurende enkele jaren verzamelden ze meer data van de Vela-satellieten en stuitten ze steeds weer op onverwachte, kortstondige uitbarstingen. Deze signalen waren te krachtig en te scherp afgebakend om natuurlijke achtergrondstraling te zijn. Toch durfden de onderzoekers er niet direct mee naar buiten te komen, omdat de oorsprong onbekend was. Pas in 1973 werd het bestaan van deze mysterieuze “gamma-ray bursts” voor het eerst gepubliceerd in het tijdschrift Astrophysical Journal. Daarmee was een nieuw onderzoeksveld geboren. Astronomen wereldwijd waren verbijsterd: wat kon zulke krachtige explosies veroorzaken?
Van raadsel naar onderzoeksthema
Het probleem was dat gammastraling onze dampkring niet doordringt. Dat maakt waarnemen vanaf de aarde onmogelijk: er waren ruimte-instrumenten nodig. In de jaren ’70 en ’80 verschenen de eerste satellieten die expliciet ook voor astrofysica gammaflitsen konden bestuderen, zoals de KONUS-experimenten op Sovjet-satellieten en de Amerikaanse Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) met het BATSE-instrument in 1991. BATSE (Burst and Transient Source Experiment) was een grote doorbraak: gedurende negen jaar registreerde het duizenden gammaflitsen. Daarbij werd duidelijk dat de flitsen over de hele hemel verspreid voorkwamen, en niet geconcentreerd in het vlak van de Melkweg. Dit was het eerste sterke bewijs dat gammaflitsen extragalactisch moesten zijn, dus afkomstig uit verre sterrenstelsels.
De zoektocht naar de nagloed
Hoewel men nu wist dat gammaflitsen uit het heelal kwamen, bleef de exacte afstand en de aard van de bronnen onbekend. Het probleem was dat gammaflitsen zelf maar seconden tot minuten duren. Tegen de tijd dat een telescoop op aarde gericht kon worden, was het signaal alweer verdwenen. Dat veranderde in de jaren ’90 met de lancering van de Italiaans-Nederlandse satelliet BeppoSAX. Deze had zowel gammasensoren als röntgendetectoren aan boord, waarmee men de positie van een gammaflits veel nauwkeuriger kon bepalen. In 1997 werd met BeppoSAX voor het eerst een nagloed in röntgen en zichtbaar licht waargenomen (GRB 970228). Hiermee kon men een gaststelsel aanwijzen en werd bevestigd dat gammaflitsen miljarden lichtjaren ver weg plaatsvinden.
Swift en Fermi
Sinds 2004 speelt de Swift-satelliet een sleutelrol. Deze kan binnen seconden na een flits automatisch zijn instrumenten richten en coördinaten doorgeven aan telescopen wereldwijd. Zo kunnen zowel professionals als amateurastronomen vaak al binnen minuten meedoen aan de observatie van de nagloed. Daarnaast levert het Fermi Gamma-ray Space Telescope (sinds 2008) uiterst gevoelige metingen van de hoogenergetische fotonen. Samen met zwaartekrachtsgolfdetectoren zoals LIGO en Virgo heeft dit geleid tot spectaculaire ontdekkingen, zoals de koppeling van een korte gammaflits aan de fusie van neutronensterren in 2017.
