Man skulle tro, at det var umuligt, at en begivenhed 2,4 milliarder lysår borte kunne være så voldsom, at den direkte og målbart har påvirket Jordens atmosfære.
Men det var, hvad astronomerne målte 9. oktober: Et gammaglimt, som ioniserede den øvre atmosfære og derved kom til at påvirke den kommunikation, som anvender radiobølger med stor bølgelængde.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Man får en idé om, hvor voldsomt gammaglimtet med navnet GRB 221009A har været, når man betænker at 2,4 milliarder lysår er 1.000 gange afstanden til Andromeda-galaksen, som er vores nærmeste nabo i rummet.
Glimtet blev udsendt på et tidspunkt, hvor det eneste liv på Jorden var nogle små encellede organismer, som svømmede rundt i havet.
Hvad er et gammaglimt?
Gammaglimt, som på engelsk kaldes Gamma Ray Bursts (GRB), er de voldsomste begivenheder, astronomerne kender.
De blev opdaget i 1967 under Den Kolde Krig, hvor amerikanerne fra rummet søgte at holde øje med, om russerne foretog atomforsøg ude i rummet.
Atomforsøg producerer gammastråling, og man fandt da også nogle mystiske glimt, men de havde altså ikke noget med russerne at gøre.
Det tog mange år før man begyndte at få en idé om, hvad der skabte de uforklarlige glimt af gammastråling. Men man opdagede, at der er to forskellige typer gammaglimt:
- Den ene type varer kun under 2 sekunder
- Den anden type mellem 2 sekunder og et halvt minut
Man mener i dag, at gammaglimt opstår i forbindelse med dannelsen af sorte huller i meget fjerne galakser. Selv om de kun varer i få sekunder, indeholder glimtene mere energi, end Solen producerer i hele sin levetid på 10 milliarder år.
Man har to teorier. De gammaglimt, der varer længst tid, opstår, når en meget stor stjerne kollapser med en sådan voldsomhed, at der direkte dannes et sort hul. Man taler her om hypernovaer, der udsender op til 100 gange så meget energi som en almindelig supernova.
Det er lidt uklart, hvad der får en stjerne til at blive en hypernova, men faktorer som stjernens magnetfelt eller rotation kan spille en rolle.
De gammaglimt, som varer under 2 sekunder, dannes ifølge de nuværende teorier ved, at to neutronstjerner støder sammen og danner et sort hul, eller et sort hul opsluger en neutronstjerne.
Disse har længe været et mysterium, simpelthen fordi glimtene på grund af deres korte varighed er meget svære at observere.
BOAT – Brightest of All Time
Gammaglimtet GRB 221009A var så voldsomt, at det allerede har fået sit eget navn: BOAT.
Det står for ’Brightetst of All Time’. Glimtet overbelastede instrumenterne på flere satellitter, og man kunne måle gammastrålingen i næsten 10 minutter, hvilket er helt usædvanligt for et gammaglimt.
Energien af fotonerne i gammaglimtet var op til 18 TeV (Teraelektronvolt).
Det siger nok ikke de fleste så meget, men det er mere energi, end selv den enorme accelerator Large Hadron Collider (LHC) i CERN (Schweiz) kan give atomare partikler – og det er et kilometerstort anlæg, som bruger ustyrlige mængder af energi bare på at accelerere nogle atomare partikler op til hastigheder meget tæt på lysets hastighed.
Men naturen overgår altså LHC…
Det er langt fra altid, at astronomerne kan finde kilden til et gammaglimt, men denne gang lykkedes det.
Fem dage efter selve glimtet, 14. oktober, lykkedes det astronomer fra Gemini-observatoriet i Chile at lokalisere kilden: En støvfyldt galakse 2,4 milliarder lysår borte.
Galaksen befinder sig i stjernebilledet Sagitta (Pilen), der ikke må forveksles med det meget mere kendte stjernebillede Sagittarius (Skytten).
Når man taler gammaglimt, så er 2,4 milliarder lysår faktisk forholdsvis tæt på.
De fleste gammaglimt stammer fra galakser meget længere borte, typisk 5-10 milliarder lysår. Det betyder, at de gammaglimt, vi normalt observerer, stammer fra en tid, da universet var måske bare halvt så gammelt, som det er nu.
Universets alder er i dag beregnet til 13,8 milliarder år.
Men GRB 221009A er ikke fra det meget unge univers, og det gør det særligt interessant – og desuden forholdsvis let – at observere. Det, man ønsker, er at få bekræftet, at glimtet er dannet ved en supernovaeksplosion.
Heldigvis danner gammaglimt ofte en ’efterglød’, som kan observeres i røntgen- eller radioområdet.
Det er lykkedes NASA-satellitten SWIFT at observere denne efterglød, der dannes, når den meget kraftige stråling fra glimtet møder støvskyer, som så begynder at lyse op.
I princippet skulle det være muligt at observere denne efterglød i uger, måske måneder, men lige her er astronomerne nu ikke så heldige. Fra slutningen af november og indtil februar er galaksen nemlig skjult for os, fordi den er omme bag Solen.
Til gengæld håber man på, at James Webb-teleskopet til den tid også kan observere eftergløden fra glimtet.
Det, man meget gerne vil have styr på, er, hvilke grundstoffer der dannes ved en sådan eksplosion.
Vi har nemlig stadig lidt svært ved at forklare dannelsen af nogle af de tunge grundstoffer, og her er man nu begyndt at se på både hypernovaer og kolliderende neutronstjerner.
Hvor farlige er gammaglimt?
Endelig kommer så spørgsmålet om, hvor farlige gammaglimt er.
Her kan vi være ganske rolige. De er sjældne fænomener, der næsten alle foregår meget langt borte.
Hvis der pludselig kommer et gammaglimt i vores egen Mælkevej, og vi skulle være så uheldige at blive ramt af strålingen, ja, så kan konsekvenserne blive ret alvorlige.
Men hvis strålingen udsendes fra nogle ret smalle jetter, så er det mest sandsynlige, at vi slet ikke bliver ramt.
Gammastrålingen på himlen, centreret rundt om GRB 221009A. Jo stærkere farver, jo stærkere er gammastrålingen. Sekvensen er sat sammen af data, der spænder over 10 timer, indsamlet via Fermi Large Area-teleskopet. (Grafik: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration)
Bliver vi alligevel ramt, så vil strålingen ødelægge ozonlaget og påvirke atmosfæren, så der kan komme klimaændringer. Strålingen kan således få kvælstof og ilt i atmosfæren til at danne kvælstof-ilter (NOx), og det er gasser, vi meget nødig vil have i atmosfæren i store mængder.
Således vil kvælstof-ilten NO2 blokere for sollyset, så temperaturen på Jorden falder drastisk, og der vil også dannes syreregn.
Der har for 440 millioner år siden været en masseuddøen på Jorden, som måske kan tilskrives en sådan begivenhed, men vi ved det ikke.
Vi har dog helt sikkert mere presserende problemer end at spekulere over en så usandsynlig begivenhed.
Gammaglimt i tal
For dem, som gerne vil have nogle tal, så er den ’typiske’ energi for et gammaglimt af størrelsesordenen 1044 joule.
Man skal dog ikke tage dette skøn alt for bogstaveligt, fordi vi ikke ved med sikkerhed, om strålingen udsendes i alle retninger eller i et par smalle jetter. De 1044 J er et skøn, baseret på at strålingen kommer fra et par smalle jetter.
Hvert sekund producerer Solen i runde tal en energi på 4∙1026 Joule, så for at komme op på 1044 Joule skal Solen lyse et sted mellem 1017 og 1018 sekunder.
Da der er 3∙107 sekunder i et år, er det let at regne ud, at Solen ville skulle bruge noget i retning af 10 milliarder år for at producere samme mængde energi, som et gammaglimt producerer på få sekunder.
Det er ved hjælp af formlen E = m∙c2 (hvor c er lysets hastighed på 3∙108 m/s) let at beregne, at for at producere en energi på 1044 J, skal der omdannes af størrelesordenen 1027 kilo til energi, hvilket svarer til omkring 1/1.000 af Solens masse, eller hele Jupiters masse.
Det her observerede gammaglimt er sandsynligvis 10-100 gange stærkere end et ’normalt’ glimt, så her er der tale om, at adskillige procent af Solens masse på én gang blev omdannet til energi.
