Gådefuld julestjerne-eksplosion – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2011 > Gådefuld julestjerne-e...

30. november 2011

Gådefuld julestjerne-eksplosion

Juledag 2010 blev der med satellitten Swift observeret et meget mærkeligt gammaglimt i det fjerne univers. Gammaglimt er ekstremt kraftige udbrud af stråling i forbindelse med kæmpestjerner, der dør i en voldsom supernova-eksplosion, og forskerne troede, de havde styr på de forskellige typer af gammaglimt. Det nye gammaglimt var meget anderledes, og nu har forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet observeret den nye variant, som tilsyneladende 'bare' producerer termisk stråling. Resultaterne er publiceret i det ansete videnskabelige magasin, Nature.

Her ser man slutfasen af den model, Christina Thöne m.fl. har foreslået for juleglimtet. I midten ser man neutronstjernen og rundt om den er de ydre dele af den stjerne, der er stødt sammen med neutronstjernen. Inde fra neutronstjernen udgår en tosidet jet, som selve gammaglimtet menes at stamme fra. (Kunstnerisk gengivelse)

Gammaglimt er de kraftigste eksplosioner i universet. De opstår i forbindelse med en stjerneksplosion, hvor en del af stjernens materiale kollapser til et sort hul, mens resten bliver skudt ud i universet. I processen roterer den døende stjerne meget hurtigt, og rundt om det sorte hul dannes der en skive af indfaldende stof. Vinkelret på den roterende skive af stoffer sker der en opspinding af magnetfelter, og når nyt stof trækkes ind imod det sorte hul, bliver det skudt ud i rummet som to kraftige jets. Selve gammaglimtet menes at komme fra disse jets. De to jets skydes ud i hver sin retning med en fart nær lysets hastighed.

Mærkelig stjernedød

Selve gammastråle-udbruddet varer typisk kun nogle få minutter. Gammaglimtet, der blev observeret den 25. december 2010, varede mere end en halv time. Der er længere end langt de fleste gammaglimt, man før har observeret, og samtidigt opførte det sig meget mærkeligt. Ligeledes var det ikke muligt at måle den præcise afstand. Det gav anledning til flere forskellige forklaringer, for eksempel, at det kunne dreje sig om en komet, der faldt ind i en neutronstjerne i vores egen galakse.

"I vores analyser fandt vi ud af, at det måtte dreje sig om en helt ny form for stjernedød", fortæller Christina Thöne, som fik sin ph.d. i 2008 fra Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet og som i år var gæsteforsker ved Niels Bohr International Academy. Hun ledede forskningen af den ukendte type gammaglimt sammen med Antonio de Ugarte Postigo, som indtil september i år var ansat som post.doc. ved Dark Cosmology Centre. De er nu begge tilknyttet IAA i Granada, Spanien.

Gammaglimt bliver opdaget af satellitter, der sender information om gammaglimtets position til Jorden, hvor man med en række teleskoper observerer efterglødet. Efterglødet opstår, når jets'ene rammer det tynde, interstellare materiale og giver ophav til en glød af lys, som observeres fra røntgen- til radiobølgelængder.

Sekvens af billeder fra 1.7 timer til ca. et halvt år efter gamma-glimtet. I det sidste billede fra 180 dage efter glimtet ses en svag kilde som Thöne m.fl. mener er værtsgalaksen for gammaglimtet.

Det første særlige ved eftergløden var dens meget langvarige gammastråling, som varede mere end en halv time. En række observationer gjorde det snart klart for forskerne, at eftergløden blev produceret af to termiske kilder, som i fysikernes sprogbrug udsender 'sort-legeme' stråling. Mens den ene af kilderne havde en stabil temperatur, så voksede den anden og kølede dermed ned. Forskerne udarbejdede derfor en model, der kunne forklare dette fænomen.

Sammenstød af dobbelt-stjerner

"Vi mener, der er tale om et dobbelt-stjerne system. Vores model viser, at det er en neutronstjerne, som er i færd med at støde sammen med sin ledsager, som er en almindelig stjerne, der er sent i sit liv, og som forbrænder helium i sin kerne og er omgivet af en brintholdig atmosfære. Når neutronstjernen rammer ind i heliumstjernens atmosfære bliver en stor del af atmosfæren kastet ud i rummet. Til slut smelter neutronstjernen sammen med det, som bliver tilbage af helium-stjernen og danner en slags gammaglimt. Vekselvirkningen af den udskudte jet fra eksplosionen med den tidligere helium-stjernens atmosfære fører til, at denne jet bliver bremset sådan, at strålingen ikke længere er relativistisk, dvs., at jet'en ikke længere bevæger sig med en en fart tæt på lysets hastighed. Dette kaldes også for 'termalisering' af selve jet'en, dvs, at der blevet en ensartet varme i jet'en. Det, som blev observeret, var netop dette hede materiale - en blanding af jet og den udskudte atmosfære. Til sidst medfører dette usædvanlige gammaglimt også en svag supernova, ganske som astronomerne målte, forklarer Christina Thöne.

Hun pointerer, at gammaglimt åbenbart kan komme fra flere processer og stjerneeksplosioner end man hidtil har troet. Et gammaglimt som 'juleglimtet' er ikke før blevet observeret, måske fordi den termiske stråling kun kan registreres i relativt nærtliggende gammaglimt. Også næsten 15 år efter det blev kendt, at gammaglimt kommer fra kosmiske eksplosioner, venter der stadigvæk nye overraskelser.