De krachtigste explosies in het heelal zijn misschien nog exotischer dan wetenschappers hadden gedacht.

Er is een vreemde mix van orde en chaos in het licht dat wordt uitgestraald door gammastraaluitbarstingen (GRB’s), korte maar intense uitbarstingen die in verband worden gebracht met de vorming van zwarte gaten, zo meldt een nieuwe studie.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat GRB-fotonen de neiging hebben gepolariseerd te zijn – dat wil zeggen dat de meeste ervan in dezelfde richting oscilleren. Maar, verrassend genoeg, verandert deze richting in de loop van de tijd.

“De resultaten laten zien dat, terwijl de explosie plaatsvindt, er iets gebeurt waardoor de fotonen met een andere polarisatierichting worden uitgezonden,” zei Merlin Kole, een onderzoeker aan het Department of Nuclear and Particle Physics van de Universiteit van Genève in Zwitserland, in een verklaring.

“Wat dit zou kunnen zijn, weten we echt niet,” voegde Kole toe, een van de twee hoofdauteurs van de nieuwe studie.

De krachtigste GRB’s ontstaan wanneer zware sterren hypernova worden – een bijzonder intens type supernova – en vervolgens ineenstorten om zwarte gaten te vormen. (Astronomen denken dat een minder krachtige klasse van GRB’s kan opflakkeren wanneer twee superdichte stellaire lijken, neutronensterren genaamd, samensmelten en een zwart gat vormen). Deze zwarte gaten zenden stralen uit van ongelooflijk snel bewegend materiaal langs hun rotatieassen.

Wetenschappers denken dat GRB-straling wordt geproduceerd binnen deze smalle relativistische jets, maar hoe dat precies gebeurt is onduidelijk. Meer informatie over GRB-licht zou kunnen helpen – en dat is waar de nieuwe studie, die vandaag (14 jan.) online is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy, binnenkomt.

Kole en collega’s analyseerden gegevens die zijn verzameld door een instrument genaamd POLAR, dat in september 2016 naar een baan om de aarde werd gelanceerd aan boord van China’s Tiangong-2-ruimtelab en in april 2017 zijn activiteiten staakte.

Zoals de naam al doet vermoeden, was het instrument ontworpen om de polariteit van GRB-licht te meten. POLAR was een vierkant van 50 centimeter aan een kant vol met 1.600 “scintillerende staven.” GRB-fotonen die deze staven raakten, produceerden soms extra fotonen, wat leidde tot secundaire botsingen.

“Als de fotonen gepolariseerd zijn, observeren we een richtingsafhankelijkheid tussen de botsingsposities van de fotonen,” zei co-auteur Nicolas Produit, een onderzoeker aan de afdeling Astronomie van de Universiteit van Genève, in dezelfde verklaring. “Integendeel, als er geen polarisatie is, zal het tweede foton als gevolg van de eerste botsing vertrekken in een volledig willekeurige richting.”

POLAR detecteerde 55 GRB’s tijdens zijn operationele leven. Voor de nieuwe studie hebben de onderzoekers vijf van de krachtigste uitbarstingen geanalyseerd. Zij hebben zich vooral verdiept in een GRB van 9 seconden lang, die zij hebben opgedeeld in “plakjes” van ongeveer 2 seconden lang. Dit werk bracht de verrassende polariteitsverschuiving aan het licht.

“We willen nu POLAR-2 bouwen, die groter en preciezer is,” zei Produit. “Daarmee kunnen we dieper graven in deze chaotische processen, om uiteindelijk de bron van de gammastralen te ontdekken en de mysteries van deze hoogenergetische fysische processen te ontrafelen.”

Mike Walls boek over de zoektocht naar buitenaards leven, “Out There” (Grand Central Publishing, 2018; geïllustreerd door Karl Tate) is nu uit. Volg hem op Twitter @michaeldwall. Volg ons @Spacedotcom of Facebook. Oorspronkelijk gepubliceerd op Space.com.