Gammaglimt oppfører seg uventet

Astronomer har oppdaget at gammaglimt oppfører seg helt annerledes enn forventet. Nå må teoriene revideres, mener forskere.

Publisert
Når en kjempestjerne dør kan det oppstå et gammaglimt – et kraftig utbrudd av gammastråling. Fra jorden er det mulig å observere om lag ett gammaglimt om dagen. (Foto: (Illustrasjon: NASA))
Når en kjempestjerne dør kan det oppstå et gammaglimt – et kraftig utbrudd av gammastråling. Fra jorden er det mulig å observere om lag ett gammaglimt om dagen. (Foto: (Illustrasjon: NASA))

For omkring ti milliarder år siden døde en kjempestjerne i en fjern galakse. Den sendte ut et voldsomt utbrudd av gammastråling. 24. oktober 2012 kom strålene fram til jorden.

Nå har forskerne analysert signalene, og det viser seg at strålingen oppfører seg helt annerledes enn forventet, forteller professor Jens Hjorth.

– Det er en overraskende oppdagelse, for det innebærer at modellene våre for gammaglimt ikke er helt korrekte. Vi må rett og slett revidere dem, sier Hjorth, som er professor og leder av Dark Cosmology Centre ved Københavns Universitet.

Han er en av forskerne bak den nye studien, som er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.

Gammaglimt avslører sine hemmeligheter

Gammaglimt oppstår når kjernen av en døende kjempestjerne kollapser. Det sendes ut et voldsomt utbrudd av gammastråling – den mest energirike formen for elektromagnetisk stråling.

– Dette fenomenet var lenge et stort mysterium. Vi ante rett og slett ikke hva det var, men i løpet av 15 år har vi gjennomgått flere revolusjoner i forståelsen vår, forteller Hjorth.

Han forklarer at et gammaglimt typisk bare varer noen få minutter, men at en etterglød varer i flere dager.

Det er nettopp en slik etterglød man har tatt for seg i den nye undersøkelsen.

Våken forsker

Forskernes lupe ble rettet mot ettergløden en oktobernatt i år 2012. Den natten fanget en satellitt opp signaler fra gammaglimtet GRB 121024A, som hadde kommet fram til jorden etter en reise på om lag ti milliarder år.

Satellitten sendte en melding om gammaglimtet til forskeren Klaas Wiersema, som var våken for å ta seg av sin lille sønn, som gråt.

– Når et egnet gammaglimt oppdages av en satellitt, får jeg en sms, og da må jeg raskt fortelle observatoriet i Chile nøyaktig hvilke observasjoner jeg vil ha dem til å gjøre, sier Klaas Wiersema i en pressemelding. Han er hovedforfatteren til nye undersøkelsen og postdoktor ved det britiske University of Leicester.

Over telefonen fikk Klaas Wiersema fatt på noen medarbeidere ved Det europeiske sørobservatoriet i Chile, som raskt fikk stilt inn et stort og avansert teleskop – Very Large Telescope (VLT) – mot gammaglimtet.

Ettergløden oppførte seg merkelig

Tiden var knapp – selve gammaglimtet varte bare vel ett minutt og ble ikke fanget av teleskopet. Men i et par døgn kunne forskerne observere en relativt klar etterglød.

Forskerne la merke til at den ikke oppførte seg etter boken.

– Vi har for første gang observert såkalt sirkulær polarisering. Ifølge teorien skal det ikke kunne skje, forteller professor Jens Hjorth.

Normalt består elektromagnetisk stråling av bølger som svinger i alle retninger – da kalles den upolariseret. Hvis stråligen er polarisert, svinger bølgene i en bestemt retning. Hvis strålingen er lineært polarisert, brer bølgene seg i ett plan; ved sirkulært polarisert stråling roterer planet roterer i rommet, forklarer Klaas Wiersema.

– Vi tror at denne oppdagelsen innebærer at de fleste nåværende teoriene for hvordan elektroner blir akselerert i ettergløden, må revideres, sier han. 

– Dette gir ny innsikt

Astrofysiker Kristian Pedersen ved Danmark Tekniske Universitet (DTU) påpeker at oppdagelsen gir oss «ny innsikt i fenomenet gammaglimt».

«Polarisering kan bare måles for de klareste gammaglimtene i en kort periode, så her har forskerne vært raskt ute», skriver Kristian Pedersen, som er direktør for DTU Space, i en e-post.

Han har ikke vært en del av den nye undersøkelsen, men påpeker at forskerne fra Dark Cosmology Centre ved Københavns Universitet «enda en gang har vist at de er ledende innen studier av gammaglimt».

Supernovaer og sorte hull

Professor Jens Hjorth forklarer at når en kjempestjerne dør, eksploderer den som en supernova.

Stjernens kjerne kollapser og blir så sammenpresset den blir til et sort hull – et objekt med en ekstremt sterk tyngdekraft.

Av grunner som man fortsatt ikke fullt ut forstår, dannes det i noen tilfeller en strøm av materiale – en «jet» – som med nesten lysets hastighet skytes vekk, forteller Jens Hjorth.

– Inne i den strømmen foregår det prosesser som sender ut kraftige utbrudd av gammastråling – det vi kaller for gammaglimt. Når strømmen treffer materialet rundt stjernen, oppstår en sjokkbølge som trolig skaper ettergløden, forklarer Hjorth.

– En lommelykt i universet

Ifølge Hjorth kan man observere om lag ett gammaglimt om dagen fra jorden.

– Det er bare hvis «jeten» peker rett mot jorden vi kan se gammaglimtet og ettergløden. Derfor er det sannsynligvis mange flere gammaglimt enn det vi ser, sier Hjorth.

Han påpeker at det er viktig å forstå gammaglimt fordi de kan fungere som «lommelykter» for astronomene og lyse opp deler av verdensrommet vi ellers ikke kan se.

– Vi bruker gammaglimt som lyskilder som ligger ute i det fjerne universet. Det gir oss verdifull informasjon. Vi kan bruke gammaglimt til å finne galakser som danner stjerner, og vi tror de er gode indikatorer på hvordan de tidlige galaksene så ut.

Referanse:

K. Wiersema m.fl.:Circular polarization in the optical afterglow of GRB 121024A' (2014) Nature, DOI: 10.1038/nature13237

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.