10 mia. år gammelt gammaglimt opfører sig helt uventet
Astronomer har opdaget, at et af de mest kraftfulde begivenheder i universet – gammaglimt – opfører sig meget anderledes end forventet. Nu må teorierne revideres, lyder det fra forskerne.

Når en kæmpestjerne dør, kan der opstå et gammaglimt - et kraftigt udbrud af af gammastråling. Fra Jorden er det muligt at observere cirka ét gammaglimt om dagen. (Illustration: NASA)

For omkring 10 milliarder år siden døde en kæmpestjerne i en fjern galakse.

Den døende kæmpestjerne sendte et voldsomt udbrud af gammastråling ud i rummet, og 24. oktober 2012 nåede signaler fra det såkaldte gammaglimt ned til Jorden.

Nu har forskerne analyseret signalerne, og det viser sig, at eftergløden fra det oldgamle gammaglimt opfører sig helt anderledes end forventet, fortæller professor Jens Hjorth.

»Det er en overraskende opdagelse, for det betyder, at vores modeller over gammaglimt og deres efterglød ikke er helt korrekte. Vi bliver simpelthen nødt til at revidere vores teorier,« siger astrofysiker Jens Hjorth, som er professor og leder af Dark Cosmology Centre ved Københavns Universitet.

Han er en af forskerne bag den nye undersøgelse, som netop er blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Gammaglimt afslører sine hemmeligheder

Før vi vender tilbage til opdagelsen, som har overrasket forskerne, skal vi lige have på plads, hvad et gammaglimt egentlig er for noget.

Gammaglimt opstår, når kernen af en døende kæmpestjerne kollapser. I forbindelse med kollapset bliver der kort fortalt udsendt et voldsomt udbrud af gammastråling – den mest energirige form for lys – og dette udbrud kalder forskerne et gammaglimt.

»For bare få år siden var gammaglimt et stort mysterium. Vi anede simpelthen ikke, hvad det var, men inden for de seneste 15 år har vi gennemgået flere revolutioner i vores forståelse af fænomenet,« fortæller Jens Hjorth, som selv har været med til at afsløre flere af gammaglimtets hemmeligheder.

Jens Hjorth forklarer, at et gammaglimt typisk kun varer få minutter, men bagefter opstår der imidlertid en efterglød, som kan observeres flere dage efter selve gammaglimtet.

Det er netop en sådan efterglød, som er kommet under luppen i den nye undersøgelse.

Gammaglimt fik forsker ud af sengen

Forskernes lup blev rettet mod eftergløden en oktobernat i år 2012.

Den nat opfangede en satellit signalerne fra gammaglimtet GRB 121024A, der var nået ned til Jorden efter sine cirka 10 milliarder års rejse.

Satellitten sendte besked om gammaglimtet til forskeren Klaas Wiersema, som netop var vågen den nat for at tage sig af sin grædende lille søn.

»Når et egnet gammaglimt detekteres af en satellit, får jeg en sms på min telefon, og så er jeg nødt til meget hurtigt at fortælle observatoriet i Chile, nøjagtigt hvilke observationer jeg vil have dem til at lave og hvordan,« lyder det i en pressemeddelelse fra Klaas Wiersema, som er hovedforforfatter på den nye undersøgelse og postdoc ved det britiske University of Leicester.

Over telefonen fik Klaas Wiersema fat på nogle medarbejdere på Det Europæiske Sydobservatoirum i Chile, som hurtigt fik indstillet et stort og avanceret teleskop – det såkaldte Very Large Telescope (VLT) - til at rette sit blik mod gammaglimtet.

Eftergløden opførte sig mærkeligt

Tiden var knap - selve gammaglimtet GRB 121024A varede kun godt ét minut og blev ikke fanget af teleskopet. Men i de næste døgn kunne forskerne til gengæld observere en relativt klar efterglød fra gammaglimtet.

Her lagde forskerne mærke til, at eftergløden ikke opførte sig helt efter bogen – eller i hvert fald ikke sådan, som de teoretiske modeller forudsiger.

»Det nye i undersøgelsen er, at vi for første gang har vi observeret det, som hedder cirkulær polarisation af lyset, og som er rigtig svært at detektere. Alle teoretiske forudsigelser siger, at vi ikke skulle kunne se cirkulær polarisation af lyset i eftergløden fra gammaglimt – men det kunne vi altså,« fortæller professor Jens Hjorth fra Københavns Universitet.

Hvad er polarisation?

Gammaglimt kan bruges til rigtig mange ting, og derfor er det vigtigt at forstå, hvad det er for nogle bæster.

Astrofysiker Jens Hjort, Dark Cosmology Centre, Københavns Universitet

For at forstå, hvad cirkulær polarisation af lyset betyder, skal man huske på, at lys kan bevæge sig igennem rummet som bølger.

Normalt består lys af bølger, som svinger i alle retninger – det kaldes for upolariseret lys.

Hvis lyset er polariseret, svinger bølgerne derimod i en bestemt retning – eller mere specifikt: Hvis lyset er lineært polariseret, så udbreder bølgerne sig i ét plan (altså ligesom, hvis bølgerne fulgte en plan overflade), mens det gælder for cirkulært polariseret lys, at dette plan roterer i rummet, forklarer forskeren Klaas Wiersema.

»Ved at bruge Very Large Telescope (VLT) i Chile har vi målt på både lineær og cirkulær polarisering af en efterglød med høj nøjagtighed. Til vores store overraskelse detekterede vi cirkulær polarisering, selvom teorierne siger, at vi slet ikke skulle kunne se det,« siger Klaas Wiersema fra University of Leicester i en pressemeddelelse og tilføjer:

»Vi tror, at denne her detektion betyder, at de fleste nuværende teorier for, hvordan elektroner bliver accelereret i eftergløden skal revideres.«

Direktør: Det giver ny indsigt

På Danmarks Tekniske Universitet (DTU) påpeger astrofysiker Kristian Pedersen, at opdagelsen af det cirkulært polariserede lys er med til at give os »ny indsigt i fysikken i gammaglimt.«

»Polarisation af lyset fra gammaglimt kan kun måles for de klareste gammaglimt i kort tid efter udsendelsen af gammastrålingen, så denne måling har krævet, at teamet har været hurtigt på pletten og været gearet til opgaven på forhånd,« skriver Kristian Pedersen, som er direktør for DTU Space, i en e-mail til Videnskab.dk

Han har ikke været en del af den nye undersøgelse, men han påpeger, at forskerne fra Dark Cosmology Centre på Københavns Universitet »endnu en gang har vist, at de er førende inden for studier af gammaglimt. «

Supernovaer, jets og sorte huller

Men hvad er det egentlig for nogle teorier, forskerne har om eftergløden og gammaglimt?

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

Stjernens kerne kollapser og presses så meget sammen, at den bliver til et såkaldt sort hul – et objekt i himmelrummet med en ekstremt stærk tyngdekraft.

Af grunde, som man endnu ikke fuldt ud forstår, dannes der i sjældnere tilfælde en strøm af materiale – en jet - som med næsten lysets hastighed skydes væk fra det nydannede sorte hul, fortæller Jens Hjorth.

»Inde i jetten foregår der nogle processer, som udsender kraftige udbrud af gammastråling – det, vi kalder for gammaglimt. Senere rammer jetten det omgivende materiale (materialet rundt om stjernen, red.) og det giver en chokbølge, som menes at skabe eftergløden,« forklarer Jens Hjorth.

Gammaglimt er 'en lommelygte' i rummet

Ifølge Jens Hjorth kan man observere cirka ét gammaglimt om dagen fra Jorden.

»VI skal være så heldige, at jetten peger lige ned mod Jorden, hvis vi skal kunne se gammaglimtet og eftergløden. Hvis ikke den peger lige ned mod os, så ser vi den ikke. Derfor er der sandsynligvis mange flere gammaglimt, end dem vi ser,« siger Jens Hjorth.

Han påpeger, at gammaglimt er vigtige fænomener at forstå – blandt andet fordi de kan agere 'lommelygte' for astronomerne og oplyse de mørke dele af verdensrummet, som vi ellers ikke ville kunne se.

»Vi bruger gammaglimt som lyskilder, der ligger ude i det fjerne univers og giver informationer om rigtig mange ting. Vi kan blandt andet bruge gammaglimt til at finde galakser, som danner stjerner, og vi tror faktisk, at de er gode indikatorer på, hvordan de tidlige galakser, som lavede stjerner, så ud.«

»Så gammaglimt kan bruges til rigtig mange ting, og derfor er det vigtigt at forstå, hvad det er for nogle bæster. Der er den nye undersøgelse et skridt på vejen til,« slutter Jens Hjorth.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud