De største stjerner dør ikke fredeligt. Når det sidste brændstof er opbrugt, og kæmpestjernen kollapser under sin egen vægt, eksploderer den som en supernova.
Ind imellem sker det, at den eksploderende stjerne udsender et gammaglimt - en kortvarig puls af ekstrem energirig stråling - i selve dødsøjeblikket. Den 27. april blev et sådan gammaglimt registreret af de to NASA-satellitter Swift og Fermi.
Netop dette gammaglimt er særlig interessant, fortæller Daniele Malesani, der er postdoc på Dark Cosmology Centre ved Niels Bohr Institutet under Københavns Universitet. Han er blandt forfatterne til en af de fire videnskabelig artikler om gammaglimtet GRB 130427A, som netop er publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science.
»Gammaglimt kan enten være svage eller kraftige, og de kan enten være tæt på eller langt væk. Dette gammaglimt er både tæt på og kraftigt, så det lyste ekstremt voldsomt op på himlen.«
\ Fakta
Kolliderende neutronstjerner giver korte gammaglimt Ikke alle gammaglimt stammer fra eksploderende kæmpestjerner. De korteste af dem, der varer mindre end et par sekunder, lader til at komme fra neutronstjerner, der støder sammen. Læs mere i artiklen Gammaglimt afslører kosmisk kæmpekollision.
»De fleste af de gammaglimt, vi studerer, er nok kraftige, men også meget fjerne. Dette er første gang, vi ser et kraftigt gammaglimt fra en døende stjerne, der er relativt tæt på.«
Undervejs i 3,7 milliarder år
Stjernen eksploderede altså forholdsvis tæt på os, og derfor har det været muligt at opfange ganske meget stråling fra den. Da gammaglimtet blev opfanget af rumteleskoperne, blev astronomer verden over lynhurtigt orienteret om, at der var noget på færde, så andre teleskoper - både i rummet og på landjorden - kunne rettes mod supernovaen.
Gammastråler og røntgenstråler kan ikke trænge gennem Jordens atmosfære, så derfor er denne stråling kun blevet fanget af rumteleskoper, mens jordbaserede teleskoper har været med til at opfange det synlige lys fra supernovaen. Faktisk blev strålingen fra den opfanget af hele 58 forskellige teleskoper, så astrofysikerne har haft masser af data at arbejde på.
Når en astronom snakker om et gammaglimt i det nære univers, betyder det i øvrigt ikke, at det stammer fra vores egen galakse eller fra en af nabogalakserne. Supernovaeksplosionen fandt sted så langt fra os, at lyset fra den - inklusive gammaglimtet - har været på vej mod Jorden i 3,7 milliarder år. Alligevel er det relativt tæt på, idet langt de fleste af de observerede gammaglimt er kommet fra stjerner endnu længere væk.
En særlig stjerne er eksploderet
Ved at analysere de mange data fra teleskoperne er det lykkedes astrofysikerne at finde frem til, hvilken slags stjerne, der har udsendt gammaglimtet. Det har tilsyneladende været en uhyre massiv og kompakt stjerne af typen Wolf-Rayet, der eksploderede.
Stjernen har været 20-30 gange så tung som Solen, men kun 3-4 gange så stor, fortæller Daniele Malesani.
»De fleste stjerner består primært af brint, som er det letteste grundstof, men en Wolf-Rayet-stjerne er anderledes. Den har opbrugt al brint i kernen, og den brænder så kraftigt, at dens ydre lag af brint og helium bliver kastet væk. Så når den eksploderer som en supernova, har den mistet al sin brint og helium, og der er kun tungere grundstoffer som kulstof og ilt tilbage.«
»Når vi kigger på lyset fra supernovaen, der kan forbindes med gammaglimtet GRB 130427A, ser vi ingen spor efter brint eller helium. Derfor kan vi konkludere, at det har været en Wolf-Rayet-stjerne.«
\ Fakta
Gammaglimt er sjældne Det sker ikke hver dag, at rumteleskoperne opfanger et gammaglimt, for de er ret sjældne. Astrofysikerne mener, at der går noget i retning af 10 millioner år mellem gammaglimt i vores egen galakse.
»Det ser ud til, at det kun er eksploderende Wolf-Rayet-stjerner, der udsender gammaglimt. Men jeg skal lige huske at sige, at vi indtil nu kun har observeret 10-15 supernovaer i forbindelse med gammaglimt, så vi kan ikke være helt sikre.«
Lynhurtigt stof giver gammaglimt
Det er kun en lille del af universets supernovaeksplosioner, der resulterer i gammaglimt, og nu er forskerne kommet tættere på at forstå, hvad der skal til, og hvorfor nogle supernovaer giver gammaglimt, mens andre ikke gør det.
Det lader til, at der skal en ganske særlig form for supernovaeksplosion til, før der udsendes et gammaglimt. Stoffet skal nemlig have fuld fart på.
Ved supernovaeksplosionen falder stjernen sammen. Dens kerne kollapser og danner et sort hul. Derefter falder de ydre dele af stjernen ned mod det sorte hul i midten, men en lille del af det kan undslippe og blive sendt ud med hastigheder tæt på lysets. Dette lynhurtige stof forårsager gammaglimtet.
Forskerne mener, at fænomenet kun kan opstå, hvis den eksploderende stjerne har roteret hurtigt om sig selv. Så et gammaglimt kræver altså, at en hurtigt roterende Wolf-Rayet-stjerne eksploderer. Netop Wolf-Rayet-stjerner har i forvejen kastet de ydre dele fra sig, hvilket gør det lettere for gammaglimtet at slippe ud fra supernovaens centrum.
De teoretiske fysikere vil bruge de kommende år på at dykke længere ned i de mange data fra teleskoperne, så modellerne for supernovaeksplosioner og gammaglimt - universets største energiudladninger - kan blive endnu bedre.
