Radioaktiv stråling røber asymmetrisk supernovaeksplosion

For cirka 168.000 år siden eksploderede en stor stjerne i dværggalaksen Den Store Magellanske Sky.

Den 23. februar 1987 nåede lyset fra denne supernova frem til Jorden, og nu er forskerne blevet meget klogere på eksplosionen.

De har nemlig brugt det amerikanske røntgenteleskop NuSTAR til at observere resterne efter supernovaen, der fik navnet SN1987A. Og et af resultaterne er, at eksplosionen må have været meget asymmetrisk.

NuSTAR er nu ikke rent amerikansk, for på DTU Space har de deltaget i missionen lige fra starten, og tre forskere derfra - Finn Christensen, Niels Jørgen Westergaard og Allan Hornstrup - er da også medforfattere på den videnskabelig artikel om SN1987A, der fredag bringes i tidsskriftet Science.

Asymmetri får modellerne til at passe

»Det vigtigste resultat er bekræftelsen af den asymmetriske eksplosion. Der har nemlig længe været en mistanke om, at supernovaeksplosionerne ikke er så simple og kuglesymmetriske, som man startede med at antage,« fortæller seniorrådgiver Niels Jørgen Westergaard.

Han bakkes op af Allan Hornstrup, der leder afdelingen for astrofysik på DTU Space:

»Det har i nogen tid været kendt, at meget symmetriske supernovaer så at sige er svære at få til at eksplodere i modellerne. Man har til gengæld kunne få eksplosionerne til at lykkes i simuleringer, hvis man indførte en asymmetri. Med de seneste målinger fra NuSTAR af SN1987A og tidligere af Cassiopeia A har vi med observationer bekræftet, at supernovaeksplosionerne kan være asymmetriske.«

Nu passer pengene altså. Både i modellerne og i virkeligheden er de enorme supernovaeksplosioner asymmetriske - eksplosionen er større til den ene side end til den anden.

DTU-belægning gjorde forskellen

Folkene fra DTU Space har en stor del af æren for, at røntgenteleskopet kunne fange strålingen fra supernovaresten og på den måde afsløre, hvordan eksplosionen skete. Det var nemlig på DTU, at spejlene til rumteleskopet fik den belægning, der gjorde det muligt at opfange stråling med meget høj energi.

Specielt kunne teleskopet fange den radioaktive gammastråling fra en variant af grundstoffet titan (også kaldet titanium), der blev dannet i forbindelse med eksplosionen.

»Titan-44 er perfekt til at studere supernovaer, da det dannes ved selve eksplosionen, og fordi det er relativt kortlevende og derfor fortæller om de aktuelle forhold under eksplosionen,« siger Allan Hornstrup.

»Målingerne viser, at strålingen fra titan-44 er rødforskudt så meget, at det må skyldes en væsentlig asymmetri under selve supernovaeksplosionen. Rødforskydningen viser en ujævnhed i hastigheden og dermed udslyngningen af det materiale, der kommer fra selve eksplosionen.«

Titan bevæger sig væk fra os

Med data fra rumteleskopet kan forskerne se, at den radioaktive titan, der blev skabt i supernovaeksplosionen, ikke farede af stede i alle retninger med lige stor hastighed.

Altså må eksplosionen have været asymmetrisk - og endda ganske meget, siger professor Jens Hjort fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, som har læst den videnskabelige artikel:

»Det ser ud som om, at der er meget mere titan, der bevæger sig væk fra os, end der bevæger sig imod os. Hvis det er tilfældet, er det interessant, for så har vi et bevis for, at denne supernovaeksplosion er meget asymmetrisk. Så kan vi udelukke modeller for supernovaeksplosioner, der er tæt på at være sfæriske.

Neutronstjerne på vej i vores retning

Jens Hjort har dog det forbehold, at det ikke er en specielt overbevisende detektion af rødforskydningen - statistisk set er den ikke voldsomt signifikant:

»Alle eksperimentelle målinger har en usikkerhed, og her er den statistiske usikkerhed relativ stor. Der er cirka 90-95 procents sandsynlighed for, at rødforskydningen rent faktisk er der, men det betyder jo omvendt, at der er en 5-10 procents sandsynlighed for, at det blot er en statistisk effekt, at det ser sådan ud.«

Fysikkens love siger i øvrigt, at hvis der er materiale, der bevæger sig væk fra os - hvilket målingerne altså peger på - så må der også være noget, der bevæger sig imod os. I den videnskabelige artikel bemærker forskerne, at en meget asymmetrisk eksplosion må have givet de kompakte rester af den døde stjerne et spark i den modsatte retning af eksplosionen.

Det er således muligt, at en neutronstjerne eller et sort hul er på vej i vores retning, hvilket altså ikke er noget, man behøver at være spor urolig for, idet afstandene i universet er så ekstremt store.