Mystisk gammaglimt forbløffer astronomer: »Hvad sker der?«
Gammaglimt er de mest kraftfulde begivenheder i universet. Danske forskere har været med til at opdage et gammaglimt, som får astronomer til at gentænke teorier om fænomenet.

Forskere har opdaget et usædvanligt gammaglimt, som de mener blev skabt i forbindelse med et voldsomt sammenstød mellem særlige stjerner (neutronstjerner). Begivenheden skabte tonsvis af guld og andre stoffer, fortæller forsker (Illustration: NASA)

Forskere har opdaget et usædvanligt gammaglimt, som de mener blev skabt i forbindelse med et voldsomt sammenstød mellem særlige stjerner (neutronstjerner). Begivenheden skabte tonsvis af guld og andre stoffer, fortæller forsker (Illustration: NASA)

En decemberdag i 2021 sad astronom Daniele Bjørn Malesani i sin lejlighed i København, da han fik en notifikation på sin telefon: To amerikanske satellitter, Swift og Fermi, havde opdaget et kraftigt gammaglimt – voldsomme udbrud af gammastråling fra rummet.

Opdagelsen af et gammaglimt er i sig selv ikke banebrydende, men Daniele Bjørn Malesani sørgede alligevel for at få et teleskop til at pege i retning af begivenheden.

’The Nordic Optical Telescope’ står på et bjerg på de kanariske øer, men fra sin computer i stuen i København kunne Daniele Bjørn Malesani kontrollere teleskopet og følge dets observationer af gammaglimtet næsten live.

»Det hele så mærkeligt ud. Det gav ingen mening i forhold til alt det, vi ved om, hvordan gammaglimt opfører sig. Jeg var forvirret, og tænkte ’hvad er det, der sker?’« husker Daniele Bjørn Malesani, som er gæsteforsker på Cosmic Dawn Centret ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Han er medforfatter på to ud af fem nye studier, som nu offentliggør fundet af det mystiske og forvirrende gammaglimt, og som publiceres i det anerkendte tidsskrift Nature (her og her) og Nature Astronomy (her, her og her).

Et usædvanligt gammaglimt

Fundet af det nye gammaglimt - kaldet ’GRB 211211A’ - blev gjort i retning af stjernebilledet Bjørnevogteren.

Forskerne anslår, at gammaglimtet er opstået i udkanten af en galakse, som er cirka 1 milliard lysår fra Jorden, hvilket er relativt tæt på os (for et gammaglimt).

Selve gammaglimtet varede cirka et minut, men herefter kan astronomerne studere eftergløden fra gammaglimtet igennem længere tid.

Bedste teleskoper så gammaglimt

Mens Daniele Bjørn Malesani observerede eftergløden fra det mærkelige gammaglimt, gjorde andre forskere rundt omkring i verden det samme.

I løbet af de næste dage og måneder kom nogle af verdens bedste teleskoper såsom Gemini-teleskopet i Hawaii og rumteleskopet Hubble også på banen.

»Alene det, at så mange af verdens bedste teleskoper bliver rettet mod den samme begivenhed, er med til at illustrere, at de har fat i et usædvanligt fund,« fortæller Niels Lund, som er lektor emeritus på DTU Space og selv har arbejdet med gammaglimt i årtier.

Siden har forskerne brugt månedsvis på at granske og fortolke data fra de mange teleskoper.

Og de er nået frem til, at deres fund har vigtig betydning for hele forståelsen af gammaglimt og for, hvordan metaller såsom guld og bly bliver skabt.

'The Nordic Optical Telescope' står i La Palma i Spanien, men styres af danske og andre nordiske forskere, idet de kan kommunikere med en operatør på stedet. Daniele Bjørn Malesani sørgede for, at det blev rette mod det mystiske gammaglimt (Foto: Bob Tubbs)

 

Skaber guld, bly og andre tunge stoffer

»Det er vigtigt, fordi vi har fundet en ny mekanisme til at producere tunge grundstoffer såsom guld og uran ude i rummet,« siger Eleonora Troja, som er førsteforfatter til et af Nature-studierne om det nye fund.

»Det viser os, at universet aldrig holder op med at overraske os,« tilføjer hun over for Videnskab.dk.

Studiet indikerer altså, at guld fra din halskæde, bly fra dit fiskegrej eller uran fra en atombombe potentielt kan være blevet skabt ved samme proces, som skabte det mærkelige gammaglimt – i dag kendt under navnet ’GRB 211211A’.

I modeller har forskerne forsøgt at beregne, hvor mange tunge grundstoffer, som blev skabt i forbindelse med ’GRB 211211A’.

»Vi fandt ud af, at denne ene begivenhed producerede omkring 1.000 gange Jordens masse i meget tunge grundstoffer,« siger medforfatter til studiet, lektor Matt Nicholl fra University of Birmingham, i en pressemeddelelse.

Han tilføjer, at det dermed støtter teorien om, at begivenheder som denne er »de primære fabrikker til at producere guld i Universet.«

Et mærkeligt gammaglimt

Men hvad er det så, som gør ’GRB 211211A’ til et usædvanligt gammaglimt?

Eleonora Troja forklarer, at udbruddet af gammastråling varede mere end et minut, og at lærebøgerne fortæller os, at den slags længerevarende gammaglimt stammer fra supernovaer – kæmpestore stjerner, som eksploderer og dør.

»Vi har tidligere set hundredvis af lignende gammaglimt, og man troede, at de alle blev produceret, når de største stjerner eksploderer og dør. Men denne gang fandt vi ikke nogen tegn på det,« siger Eleonora Troja, som er astrofysiker og lektor ved Universitet i Rom.

»Vi brugte de mest kraftfulde teleskoper i verden og i rummet til at lede efter det typiske supernova-lys, som kommer i kølvandet på en stjernes død, men til min store overraskelse fandt vi det ikke,« siger hun.

Dermed konkluderer forskerne, at gammaglimtet - ’GRB 211211A’ – må være blevet skabt af noget andet end en supernova.

Og pilen peger på et meget voldsomt sammenstød, som involverer neutronstjerner; ekstremt kompakte og tunge, små stjerner.

Gammaglimtet GRB211211A er markeret med en rød cirkel. Det befinder sig i retning af stjernebilledet Bjørnevogteren; i udkanten af en galakse, som er cirka 1 milliard lysår borte ifølge forskernes beregninger. Billedet er taget af rumteleskopet Hubble (Foto: NASA/ESA)

Gammaglimt

Gammaglimt er voldsomme udbrud af gammastråling – en meget energirig form for stråling.

De korteste gammaglimt varer kun brøkdele af et sekund, mens de længste varer flere timer.

De første gammaglimt blev opdaget i 1960’erne, og siden er mange flere opdaget.

Gammaglimt anses for at være de mest kraftfulde begivenheder i universet.

Kilde: Niels Bohr Institutet

Et kosmisk sammenstød

Enten er to neutronstjerner stødt sammen, eller også er en neutronstjerne stødt sammen med et sort hul (se faktaboks) – og det er dette kosmiske sammenstød, som har skabt gammaglimtet, lyder forskernes analyse.

»Det kommer som en overraskelse, for det passer slet ikke med de teorier og modeller over gammaglimt, som vi har haft siden 1990’erne. Vi er nødt til at gentænke, hvordan det kan lade sig gøre. Lige nu ved vi det faktisk ikke,« siger Daniele Bjørn Malesani.

Han forklarer, at forskerne hidtil har inddelt gammaglimt i to forskellige typer:

  • Lange gammaglimt varer mere end to sekunder - typisk omkring et minut. De bliver udsendt, når en kæmpestor stjerne eksploderer og dør – en eksplosion, kendt under navnet supernova. Det er dog kun en brøkdel af alle supernovaer, som udsender gammaglimt.
  • Korte gammaglimt varer under to sekunder. Forskernes modeller siger, at de udsendes, når to neutronstjerner støder sammen, og det blev også bekræftet ved en sensationel måling med tyngdebølger i 2017 – læs mere her. Korte gammaglimt er langt mere sjældne end lange gammaglimt.

Skaber tonsvis af guld

Førsteforfatteren til det ene Nature-studie, Jillian Rastinejad, kalder det nye fund for et »paradigmeskifte,« fordi det er første gang, et langt gammaglimt kan spores til et sammenstød med en neutronstjerne. Samme melding kommer fra Eleonora Troja.

»I mere end to årtier troede vi, at længerevarende gammaglimt kun kunne drives af stjerners eksplosive død. Nu ved vi, at uheldige neutronstjerner også kan gøre det, og at der i den proces bliver skabt tonsvis af tunge metaller,« siger hun til Videnskab.dk.

På DTU Space mener Niels Lund netop også, at fundet er interessant, fordi det er en form for blanding – en hybrid – imellem korte og lange gammaglimt.

»Det var oprindeligt russiske forskere, som opdagede, at der var to grupper af gammaglimt omkring 1980. Senere fik man modeller, som forklarede, hvad der skabte de to forskellige typer. Men her viser de altså, at vores modeller ikke er helt gennemførte. Der findes gammaglimt, som både udviser karakteristika for korte og lange gammaglimt,« siger lektor emeritus Niels Lund, som ikke har været en del af det nye studie.

Han tilføjer, at gammaglimtet også er spændende, fordi »GRB211211A har vist sig at være det nærmeste neutronstjernesammenstød, vi har observeret,« og dermed kan man se mange detaljer, som man ikke tidligere har set, påpeger Niels Lund.

Videoen her beskriver det nye fund af gammaglimtet (Video: NOIRLab

Forskere: Vi har fundet en kilonova

I forbindelse med ’GRB 211211A’ opdagede de mange teleskoper, som rettede øjnene mod gammaglimtet, at der efterfølgende også kom et kort udbrud af synligt og infrarødt lys.

Forskernes fortolkning lyder, at dette udbrud var en såkaldt kilonova; et lysudbrud, der er en slags lillebror til de mere voldsomme supernovaer.

»Udbruddet med høj energi (selve gammaglimtet, red.) varede omkring et minut, og vores efterfølgende observationer førte til identifikationen af en kilonova,« siger studiets førsteforfatter Jillian Rastinejad, kandidatstuderende ved Northwestern University i USA i en pressemeddelelse fra NASA.

Daniele Bjørn Malesani forklarer, at kilonovaen netop er med til at bekræfte, at gammaglimtet kommer fra et sammenstød mellem neutronstjerner eller mellem en neutronstjerne og et sort hul.

»En kilonova har meget specielle karakteristika, og grundlæggende er det vores bedste bevis for, at gammaglimtet stammer fra et sammenstød med en neutronstjerne. For det er kun neutronstjerne-sammenstød, som giver anledning til de her karakteristika,« siger Daniele Bjørn Malesani.  

Ordforklaringer

En supernova er et lysende fænomen på himlen, som opstår, når en stjerne eksploderer og dør.

En kilonova er mindre lysstærkt end en supernova. Her udsendes synligt lys og infrarødt lys. Den opstår, når to neutronstjerner kolliderer.

Neutronstjerner er meget tunge og kompakte stjerner, som hovedsageligt består af neutroner. En neutronstjerne kan også beskrives som resterne af en stjerne (i størrelsen mellem 8 og 25-30 gange Solens masse) som er død og eksploderet i en supernova.

Sorte huller er også ekstremt kompakte objekter i rummet. De allerstørste stjerner efterlader ikke neutronstjerner, men i stedet sorte huller. Her er massen af stjernens indre så stor, at stoffet kollapser fuldstændig, og der dannes et område med så stærk tyngdekraft, at end ikke lys kan undslippe.

En usædvanlig opdagelse

Opdagelsen af en kilonova er langt fra hverdagskost. Der findes kun ganske få observationer, som menes at være kilonovaer. Den mest sikre er fra et sammenstød mellem to neutronstjerner, som blev opdaget i 2017 – et fund der som nævnt blev bekræftet ved målinger af såkaldte tyngdebølger; læs mere her.

Tyngdebølger – også kaldet gravitationsbølger – er blandt de hotteste emner inden for fysikken i øjeblikket, og folkene bag de første sensationelle målinger af tyngdebølger fik nobelprisen i 2017.

Desværre blev der ikke målt tyngdebølger i forbindelse med ’GRB 211211A’. De tre anlæg i verden, som er i stand til at måle tyngdebølger, var slukkede og under længerevarende renovering, da gammaglimtet opstod, fortæller Daniele Bjørn Malesani.

»Men fundet her har betydning for forskningen i tyngdebølger. Grundlæggende set ved vi ikke, hvor ofte neutronstjerner kolliderer og udsender tyngdebølger. Vi har kun et groft estimat. Men det kan vi få et bedre billede af nu,« siger Daniele Bjørn Malesani.

Hvordan opstår tunge stoffer?

Da tyngdebølgerne fra neutronstjernesammenstødet blev målt i 2017, vakte det blandt andet også opsigt, fordi det gav forskerne en ide om, hvordan alle de tungeste grundstoffer i verden er opstået – læs mere her. En mysterium, som ellers har givet forskerne grå hår igennem årtier, fordi tunge grundstoffer - dem som står til sidst i det periodiske system – ikke kan være blevet skabt ved naturlige processer, som foregår i stjerner.

Der er brug for noget mere voldsomt, hvis der skal skabes tunge grundstoffer såsom guld, bly, uran og lignende.

»Ved Big Bang blev der kun skabt de letteste grundstoffer som brint og helium. Og processer i stjernerne kan danne de lidt tungere grundstoffer. Men man mangler stadig en proces, som kan skabe de sidste og tungeste tre fjerdedele af grundstofferne. Her har man i de senere år især kigget på sammenstød mellem neutronstjerner,« forklarer Niels Lund.

Det var især i forbindelse med neutronstjernesammenstødet i 2017, at teorien om, at sammenstødet skaber tunge grundstoffer, blev bekræftet. Forskerne kunne nærmest direkte se, at tunge grundstoffer blev udgydt ved sammenstødet mellem de to neutronstjerner.

Det periodiske system oplister alle naturens byggesten - grundstofferne. Men hvor kommer de fra? Illustrationen her viser, hvordan forskerne forestillede sig fordelingen af dannelsen af grundstoffer i 2017. Næsten halvdelen kan tilskrives neutronstjernesammenstød. (Illustration: Jennifer Johnson/Charlotte Price Persson/Niels Bohr Institutet)

Andre forklaringer

Tidligere var det ellers supernovaer, som var udset til at give ophav til tunge grundstoffer, men den teori er man i dag gået mere eller mindre bort fra, forklarer Niels Lund. Og med det nye fund er der altså potentielt endnu en mekanisme, som kan skabe tunge grundstoffer.

»Men forklaringerne på, hvor de tunge grundstoffer kommer fra, har bølget frem og tilbage igennem årene. Jeg tror ikke, vi har set den sidste forklaring endnu – man kommer nok til at vende bøtten på hovedet igen på et senere tidspunkt,« siger Niels Lund.

Spørger man en af de danske medforfattere til de nye studier af gammaglimtet, er han da heller ikke overbevist om, at det sidste ord er sagt om, hvad ’GRB 211211A’ er for en størrelse.

Grundlæggende set er han ikke overbevist om, at der overhovedet er tale om et usædvanligt gammaglimt og heller ingen kilonova– det kan du læse mere om i en kommende artikel på Videnskab.dk.

En dansk pendant til gammaglimtet

Lektor emeritus Niels Lund har studeret gammaglimt i årtier og står med egne ord bag opfindelsen af det danske ord for fænomenet; ’gammaglimt,’ som på engelsk betegnes som ’Gamma Ray Burst (GRB)'.

Han fortæller, at det nye fund minder ham om et lignende hybrid-gammaglimt, som blev opdaget med et danskbygget instrument ombord på den europæiske satellit EURECA for 30 år siden.

»Vi havde selv bygget WATCH-instrumentet, som vi var så heldige at fange gammaglimtet med. Men dengang kunne vi ikke gøre så meget andet end at konstatere, at det var der,« siger Niels Lund og tilføjer:

»Man havde ikke alle de fantastiske kikkerter, som vi har i dag til at følge op på fundet med. Og kommunikationen var meget langsommere, så der gik lang tid, før man kunne få rettet andre teleskoper mod noget interessant.«

 

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcasts herunder. Du kan også findes os i din podcast-app under navnet 'Videnskab.dk Podcast'.

Videnskabsbilleder

Se de flotteste forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om det betagende billede af nordlys taget over Limfjorden her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk