Vanaf moeder aarde lijkt de nachtelijke hemel vredevol en onveranderend, maar het universum gezien in gammastraling is een plek van complete chaos. Met behulp van telescopen die in gamma-straling waarnemen kunnen astronomen getuige zijn van kortdurende maar schrikbarend intense explosies, zogeheten gamma-uitbarstingen, en er bestaat niets dat krachtiger is dan deze uitbarstingen. Maar waarom is het verschijnen van deze explosies zo belangrijk voor de kosmologie?
Niemand weet zeker wat de oorzaak van het ontstaan van gamma-uitbarstingen is. De meest aannemelijke mogelijkheden zijn twee neutronensterren die met elkaar in botsing of een soort van super-supernova die zich voordoet wanneer twee extreem massieve sterren exploderen. Eén ding is in ieder geval zeker: gamma-uitbarstingen vinden erg ver van ons vandaan plaats, in sterrenstelsels waarvan de afstand tussen de aarde en zij bijna niet te bevatten is.
Denk eens na over het volgende: wanneer je omhoog kijkt naar de sterrenhemel, kijk je naar het ultieme geschiedenisboek – één die teruggaat naar het begin van wat wij tijd noemen. En elke ster is een persoon in het boek. Je ziet deze sterren niet als zij nu zijn, omdat het licht van deze objecten er lange tijd over doet om de aarde te bereiken. En des te dieper we kijken in het heelal, hoe verder we terugkijken in de tijd. In feite is het licht dat afkomstig is van de meest verafgelegen sterrenstelsels zelfs miljarden jaren oud.
Gamma-uitbarstingen zijn zo helder dat we ze op een afstand van miljarden lichtjaren kunnen zien, wat betekent dat ze miljarden jaren geleden ontstonden en we ze nu zien als hoe ze er toen uitzagen. De explosies kunnen ons helpen om terug te kijken in de tijd en leren ons iets over het vroegere universum. Met behulp van gamma-uitbarstingen kunnen we bijvoorbeeld meer te weten komen over de vorming van de eerste sterren in de eerste sterrenstelsels die gevormd werden na de oerknal.
Niet alleen leren gamma-uitbarstingen wetenschappers iets over de geschiedenis van het heelal; ze helpen ook met het verklaren en begrijpen van zijn fysica. Maar het moeilijkste deel in de studie naar deze explosies is het opvangen van deze uitbarstingen voordat ze vervagen. Elke explosie vindt zo ontzettend snel plaats dat het ongemakkelijk is om ze allemaal te detecteren, iets wat te vergelijken is met het vastleggen van elk vuurvliegje op een zomerse avond met een digitale camera. NASA’s nieuwe Gamma-Ray Large Area Space Telescope (GLAST) zal daarom binnenkort de helpende hand toesteken.
Wetenschappers zijn de laatste jaren vaak bezig met het onderzoeken van gamma-uitbarstingen, terwijl de eerste explosies per ongeluk werden ontdekt. Tijdens de Koude Oorlog in de jaren zestig hielden satellieten van de Verenigde Staten de voormalige Sovjet-Unie in de gaten, om erachter te komen of het land testen deed met kernwapens. Deze ruimtevaartuigen vingen welliswaar felle flitsen op, maar die waren niet afkomstig van de aarde: het waren krachtige explosies die lang geleden plaatsvonden in het universum!
Al snel werden gamma-uitbarstingen één van de meest onweerstaanbare mysteries van de astronomie, waardoor de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA besloot om een groot observatorium te bouwen dat deze uitbarstingen in kaart moest gaan brengen. In de jaren negentig detecteerden zij meer dan vierhonderd nieuwe bronnen van gammastraling met het Compton Gamma-ray Observatory en ontdekten maarliefst 2704 explosies, die ieder iets vertelde over de evolutie van het universum. De belangrijkste ontdekking die het observatorium deed was dat deze uitbarstingen alleen plaatsvonden in verafgelegen sterrenstelsels, en niet in stelsels zoals de Melkweg.
Om op zo’n grote afstand gezien te worden moesten de explosies wel ontzettend intensief zijn, realiseerden astronomen zich. Eigenlijk was dat helemaal geen verassing. Gammastraling is namelijk van nature de voorbode van veel energie en chaos. Denk eens na over het volgende: gammastraling is een super-energieke vorm van licht. De meest normale fotonen, het soort dat wij zien met onze ogen, bevatten ieder zo’n twee tot drie elektronvolt aan energie. Fotonen van gammastraling hebben een energie van meer dan tien giga-elektronvolt, wat betekent dat ze miljarden keren zoveel energie bevatten als de fotonen die wij kennen. Met verschillende telescopen werd er zelfs gammastraling opgevangen met een energie van duizend GeV per foton.
In mei 2008 zal de NASA het observatorium GLAST lanceren om deze energieke deeltjes te verwelkomen. GLAST’s belangrijkste instrument, de Large Area Telescope (LAT), zal baanbrekende observaties maken van gamma-uitbarstingen die meer energie bevatten dan ooit is ontdekt. Verwacht wordt dat het observatorium per jaar zo’n vijftig van deze explosies gaat registreren. Daarnaast zal een ander instrument van GLAST, de GLAST Burst Monitor (GBM), op zoek gaan naar gamma-uitbarstingen waarbij minder energie vrijkomt. Door hun krachten te bundelen hopen wetenschappers over enkele jaren een stuk wijzer te zijn geworden over de evolutie van het universum.
