STERRENKUNDE

Eens per dag worden de meters van de waarnemingssatellieten getroffen door een krachtige flits. Die flits duurt zó kort dat de tijd ontbreekt om een telescoop te richten en te kijken wat er in de hoek van het heelal waar hij vandaan komt, gebeurde. 'Gamma-ray bursts' zijn voor sterrenkundigen nog steeds een raadsel.

Dus trok op 22 april de sterrenkundige gemeenschap naar Washington DC voor wat werd aangekondigd als het nieuwe 'Grote Debat'. Op 22 april 1920 voerden Harlow Shapley en Heber D. Curtis het Grote Debat over de omvang van de kosmos. Op de 75ste verjaardag van dat gesprek betraden Donald Lamb en Bohdan Paczynski de arena voor hun strijd over de oorsprong van de GRB's.

Volgens Lamb ontstaan de flitsen in ons eigen melkwegstelsel, volgens Paczynski moeten we de bronnen in de uithoeken van het universum zoeken. Twee totaal tegengestelde ideeën, maar desondanks kon het publiek na afloop geen winnaar of verliezer aanwijzen. Het hele gezelschap stapte vervolgens in het vliegtuig om de discussie een week later, in Noordwijk bij het Europese centrum voor ruimteonderzoek, nog eens dunnetjes over te doen. Zonder resultaat. De sterrenkundigen komen er gewoon nog niet uit.

De eerste gamma-ray burst wordt in 1969 waargenomen. Amerikaanse satellieten controleren of de Sovjets zich aan het verbod op kernproeven houden. In plaats van een kernexplosie op aarde registreren de militairen een kosmische explosie. Het duurt niet lang of ook de wetenschappers ontdekken het fenomeen.

Het is van het begin af aan intrigerend. Een GRB duurt soms maar een fractie van een seconde, nooit langer dan een paar minuten, maar in die korte tijd drukt het in helderheid alle objecten aan de hemel naar de achtergrond. Zelfs de zon verbleekt even. De kosmische bliksem is echter net zo snel weer verdwenen als hij inslaat. De GRB gloeit niet na. De astronomen krijgen daarom nooit de kans om hun andere telescopen te richten en te kijken of er in die hoek van het heelal iets gebeurt wat het verschijnsel zou kunnen verklaren.

Desondanks zijn de meeste sterrenkundigen het er midden jaren tachtig over eens dat neutronensterren aan de basis van het fenomeen liggen. Een neutronenster heeft ongeveer dezelfde massa als de zon, maar het is een bolletje met een doorsnee van pakweg twintig kilometer. Die gigantische compactheid heeft tot gevolg dat elke gebeurtenis aan het oppervlak of in de buurt van een neutronenster geweldige gevolgen heeft. Bij voorbeeld een energie-uitbarsting met GRB's.

In 1991 wordt het Compton gamma ray observatorium (CGRO) in de ruimte gebracht. CGRO heeft BATSE aan boord, een instrument om zo veel mogelijk GRB's te registreren. De sterrenkundigen hopen dat het Compton observatorium de neutronenstertheorie zal bevestigen, maar dat valt tegen.

Wie op een heldere nacht de hemel bekijkt, ziet niet alleen talloze sterren maar ook een lichte band. Dat is een spiraalarm van ons melkwegstelsel. Volgens de neutronenstertheorie moet BATSE ook zo'n band zien, omdat de meeste nabije neutronensterren zich net als gewone sterren in de Melkweg bevinden. Maar helaas. De GRB's die BATSE registreert, komen letterlijk van alle kanten, homogeen verdeeld over de hele sterrenhemel.

Er klopt dus iets niet aan de neutronenstertheorie. “Er klopt helemaal niets van”, beweert eerder genoemde Bohdan Paczynski. Als de GRB's overal vandaan komen, moeten ze ook uit het hele universum komen. Een logische conclusie, vindt de leek misschien, maar voor sterrenkundigen roept deze verklaring immense vragen op. Want als de oorsprong van de bursts miljoenen of zelfs miljarden lichtjaren verwijderd kan zijn, moeten het wel gigantische explosies zijn.

Het koste Paczynski niet veel moeite om een scenario voor zo'n superontploffing te bedenken. Twee neutronensterren die samensmelten bij voorbeeld. Of - een populaire kandidaat bij dit soort mega-gebeurtenissen - een zwart gat dat een ster opslorpt. Er schort wel het een en ander aan deze hypotheses. Het spectrum van de gamma-ray burst ziet er anders uit dan je in deze gevallen zou verwachten. Bovendien zouden de flitsen een paar jaar moeten duren. Maar onder het motto 'weten jullie iets beters?' houden Paczynski en de zijnen zich redelijk staande.

Andere sterrenkundigen, onder aanvoering van Donald Lamb, hebben de uitdaging geaccepteerd en proberen een oplossing dichter bij huis te vinden. Ze stellen dat ons melkwegstelsel omringd is door een bolvormig oppervlak van neutronensterren. Met deze halo is het probleem van de homogene verdeling opgelost.

Nou ja, bijna opgelost. De aarde bevindt zich namelijk niet in het midden van de Melkweg, en dus ook niet in het midden van de halo. Dat probleem is nog te omzeilen door de halo heel groot te denken. Dan staan we toch ongeveer in het midden. Maar hoe meer GRB's door BATSE worden ontdekt, des te duidelijker wordt het dat wij niet al te ver van dat midden verwijderd kunnen zijn. Met andere woorden: de sterrenkundigen moeten hun halo steeds groter maken om hun theorie kloppend te houden. Dat begint onhoudbaar te worden, vooral ook omdat niemand die halo echt heeft waargenomen.

En dus zitten de sterrenkundigen anno 1995 met een dilemma. Moeten ze nog verder sleutelen aan hun ingewikkelde halo-constructie, of moeten ze gaan geloven in het ondenkbare: een superkrachtbron voor de gamma-ray bursts in de uithoeken van het heelal? Tien jaar geleden stond Paczynski nog alleen met deze gedachte, nu zijn de kampen ongeveer even groot. Met name dankzij de gegevens van BATSE. Vermoedelijk wordt het pleit pas beslecht als BATSE of een van zijn opvolgers zo snel op de GRB's kan reageren, dat hun bron in het vizier van de telescopen komt.

HHet wachten weerhoudt andere sterrenkundigen er ondertussen niet van om aan het fenomeen te gaan rekenen. Als er zo veel van die uitbarstingen zijn, oppert Stephen Thorsett zich deze maand in het Astrophysical journal letters, moet er vroeg of laat ook een in de buurt zijn. Als dat in het centrum van de Melkweg is, zo'n 27 000 lichtjaren verwijderd, kan het niet veel kwaad. Maar op een afstand van een paar duizend lichtjaren, berekende Thorsett, heeft een GRB dezelfde uitwerking als het totale kernwapenarsenaal op aarde. En laat er nu op 1 500 lichtjaren een neutronensterrenpaar liggen dat die klap zal geven als ze tegen elkaar botsen. Volgens het sommetje van Thorsett gebeurt dat gelukkig pas over een miljard jaar.