Forestil dig, at du kigger op på nattehimlen og pludselig ser en stjerne eksplodere i et lysglimt stærkere end noget andet i nærheden. Lysglimtet er så voldsomt, at det for en kort stund overstråler en hel galakse for derefter at forsvinde for altid.
Denne slags dramatiske afslutninger er sjældne: Færre end cirka én procent af alle stjerner er store nok til at dø på den måde.
Det er kun de såkaldte massive stjerner, som er stjerner med mindst omkring otte gange Solens masse, der lever korte, intense liv, der kan eksplodere så voldsomt.
Kun en lille del af fortællingen
Disse kosmiske eksplosioner, som kaldes supernovaer, har fascineret astronomer i mange århundreder. I 1572 observerede den danske astronom Tycho Brahe for eksempel en supernova, der var så lysstærk, at den kunne ses med det blotte øje i næsten to år.
Men det, vi kan se med egne øjne eller med kraftige teleskoper, når en stjerne dør, er kun en lille del af historien. Det meste af energien fra en supernova sendes nemlig ikke ud som lys, men bæres væk af neutrinoer.
Neutrioner er næsten usynlige partikler, som ofte kaldes 'spøgelsespartikler', fordi de kan passere næsten uhindret gennem så godt som alt på deres vej.
Nu er forskere tæt på endelig at kunne opfange disse spøgelsesagtige, kosmiske budbringere. Ved hjælp af et ekstremt følsomt teleskop, begravet dybt under jorden i Japan, kan astronomer måske få et glimt af stjernernes 'spøgelser' og dermed resterne efter eksplosioner af stjerner, der døde for op til ti milliarder år siden.
Partikler fra tiden før tiden
Der er faktisk en rigtig god chance for, at forskere allerede i år kan se disse gådefulde spøgelsespartikler. Det skyldes især, at Japans Super-Kamiokande-teleskop har fået en opgradering, som forbedrer dets evne til at registrere neutrinoer fra supernovaer markant.
For mig som partikelastrofysiker vil det nok være en af de mest spændende videnskabelige bedrifter i mit liv. Det vil nemlig betyde, at vi kan observere partikler, der blev dannet længe før Jorden overhovedet eksisterede, fordi teleskopet nu er følsomt nok til at opfange det svage 'skær' fra alle de eksploderende stjerner i universet.
\ Kort om neutrinoer
- Neutrinoer er ekstremt lette, elektrisk neutrale elementarpartikler, der dannes i nogle af universets mest energirige processer, for eksempel i Solen, i supernovaer og ved radioaktivt henfald.
- De vekselvirker kun via den svage kernekraft (og tyngdekraften). Derfor kan de passere uhindret gennem hele planeter og gennem vores kroppe. Milliardvis af neutrinoer strømmer gennem os hvert sekund.
- Fordi neutrinoer ikke har elektrisk ladning og næsten ingen masse, bliver de hverken påvirket af elektromagnetisme eller af de stærke kernekræfter, men bevarer deres grundtilstand selv efter milliarder af lysårs rejse gennem rummet.
- Neutrinoer kan have tre grundlæggende konfigurationer, som fysikerne kalder forskellige 'smage' (flavors): elektron-, muon- og tau-neutrino.
(Kilde: Niels Bohr Institutet og Lex)
Det hele kan lade sig gøre, fordi neutrinoer næsten uden vekselvirkning farer gennem alt stof. De har ingen elektrisk ladning. Derfor kan de bevæge sig gennem rummet og endda gennem hele planeter uden at blive absorberet eller spredt. Næsten intet kan standse dem.
Faktisk passerer milliarder af disse spøgelsespartikler gennem din krop hvert eneste sekund, uden at du mærker det, og nogle af dem har været undervejs i mere end ti milliarder år.
Når en stjerne dør
Store idéer giver anledning til store spørgsmål, og et af de spørgsmål, astrofysikere forsøger at besvare, er, hvad der er tilbage efter en massiv stjernes eksplosion.
Bliver den kollapsende kerne til et sort hul? Eller dannes der en anden type stjerne, en såkaldt neutronstjerne, som derefter langsomt køler af over tid?
En typisk neutronstjerne er ekstremt kompakt med en radius på blot cirka 20 kilometer, altså omtrent på størrelse med en større by eller cirka lige så lang som Bornholm.
Hvis forskere kan måle det samlede signal fra alle de supernovaer, der nogensinde har fundet sted, vil det bringe os tættere på at kunne besvare disse spørgsmål.
Det vil også give os mulighed for at studere stjerners død gennem hele universets historie ved hjælp af partikler, der har været milliarder af år undervejs mod os uden nogensinde at blive standset og stort set uden at efterlade sig spor.
En supernova er en sjælden begivenhed i vores egen galakse, men i resten af universet eksploderer en massiv stjerne som supernova omtrent én gang i sekundet.
Når de eksploderer, frigiver de enorme mængder energi: Kun omkring én procent udsendes som synligt lys, mens 99 procent slipper væk i form af neutrinoer.
Begyndelsen på en ny tidsalder i astronomien?
Selvom neutrinoerne næsten er usynlige, bærer de historien om hver eneste stjerne, der nogensinde er eksploderet, med sig. Og nu kan vi måske for første gang indfange dem.
Hvis 2026 bliver året, hvor den første klare påvisning finder sted, vil det markere begyndelsen på en ny tidsalder i astronomien.
For første gang vil vi ikke blot observere de strålende eksplosioner fra nærliggende stjerner, men hele fortællingen om alle de massive stjerner, der nogensinde har levet og er døde.
Og det hele begynder med et teleskop dybt under jorden i Japan, der tålmodigt spejder efter den svage, spøgelsesagtige glød fra de ældste eksplosioner i universet.
Denne artikel er del af et samarbejde mellem Videnskab.dk og The Conversation UK, hvor artikler skrevet af danske forskere også udgives på engelsk. Du kan læse den engelske version af artiklen her. Artiklen er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
