Nyt studie i Nature bekræfter teori om gammaglimt

25. januar 2019

Forskere fra DG’s Cosmic Dawn Center (DAWN) er en del af et stort internationalt studie, hvor forskere har analyseret observationer af fjerne gammaglimt i universet. Studiet kobler observationer med teorien om, hvad der forårsager gammaglimt, og er for nyligt publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Grafisk illustration af eksplosionen, når en stor stjerne dør. (Foto: Københavns Universitet)
Grafisk illustration af eksplosionen, når en stor stjerne dør. (Foto: Københavns Universitet)

Et internationalt forskningssamarbejde med deltagelse af forskere fra grundforskningscentret DAWN, Københavns Universitet og DTU, står bag nyt stort studie, som på baggrund af data fra et gammaglimt observeret i 2017, hjælper til at bekræfte teori om sammenhæng mellem sorte huller og gammaglimt.

Gammaglimt er kortvarige udbrud af gammastråling, der kan vare alt fra nogle få sekunder eller minutter og helt op til halve og hele timer. Når en stor stjerne dør, kollapser dens kerne til et såkaldt sort hul. Det sorte hul omringes af en skive, der fungerer som en kæmpe dynamo, idet den døende stjerne drejer rundt med stor hastighed. I rotationen dannes et enormt magnetisk felt, hvorfra der udsendes to kraftige lysstråler væk fra det sorte hul. Det er dette lys, der er selve gammaglimtet – og materialet fra stjernens indre, som slipper ud fra det sorte hul, frigøres i form af en såkaldt strålepuppe. På trods af, at gammaglimt er så kraftige lysfænomener, kan de ikke fanges af det blotte øje, men kun ved hjælp af satellitter.

”Gammaglimt er det mest lysstærke fænomen, vi kender – et enkelt glimt kan være så lysstærkt, at det kan lyse lige så meget som alle stjerner i universet tilsammen. Og samtidig er gammaglimt – som typisk varer et par sekunder – et af de bedste værktøjer, vi har, når det gælder om at få informationer om det tidligste univers,” forklarer Jonatan Selsing, der er postdoc ved DG’s Cosmic Dawn Center på Niels Bohr Institutet i København. Udover Selsing, har også Johan Fynbo, Daniele Malesani og Kasper Heintz fra DAWN deltaget i studiet.

Ude i rummet svæver det internationale Swift-teleskop, der siden 2004 har været i kredsløb om Jorden. Teleskopets opgave er at registrere gammaglimt, og Swift er i stand til konstant at holde øje med en tredjedel af nattehimlen. Når Swift registrerer et gammaglimt, sender teleskopet straks en sms til 100 forskellige astronomer rundt om i verden og meddeler derved, hvor i rummet glimtet er observeret.

I begyndelsen af december 2017, klokken 05 om morgenen i Chile, tikkede der en sms ind hos den italienske astronom og førsteforfatter på studiet, Luca Izzo, som var hurtig til at underrette Very Large Telescope (VLT), der er det største optiske teleskop i verden. Gennem analyser af observationerne fra VLT, kunne forskerne se, at gammaglimtet på flere måder var usædvanligt.

”Det er for eksempel et af de allernærmeste gammaglimt, vi nogensinde har observeret. For GRB171205A – som nu er glimtets officielle betegnelse – opstod for blot 500 mio. år siden, og har derefter bredt sig i rummet med lysets hastighed, altså med 300.000 km pr. sekund,” fortæller Selsing.

Ved hjælp af målinger foretaget med et meget fintfølende udstyr monteret på VLT-teleskopet kaldet X-shooter, kunne forskerne nærstudere VLT-optagelserne af gammaglimtet. Gennem en billedanalyse af observationerne, kunne Selsing og resten af forskerholdet fastslå, at strålepuppen ved gammaglimtet indeholdt jern, kobolt og nikkel, der var dannet i midten af den døende stjerne.

”Det unikke ved GRB171205A er, at vi her har kunnet måle, hvilke grundstoffer, der for 500 millioner år siden slap ud sammen med puppen. Det er de målinger, vi her på Niels Bohr Institutet, har stået for,” fortæller Selsing og uddyber:

”Det svarer til, hvad vi teoretisk ville forvente – og bekræfter på den måde vores model for et kollaps af en stjerne af denne type. Noget andet er imidlertid at kunne fastslå, at det rent faktisk forholdt sig således. Det er lige præcis der, man kan tale om, at man får et kig ned i maskinrummet”.

Ifølge professor Jens Hjorth, der er centerleder ved DG’s tidligere grundforskningscenter DARK, og som også har deltaget i studiet, understøtter resultatet den teoretiske ide, forskerne har haft, om hvad der sker i overgangen fra tung stjerne til gammaglimt. Der er med andre ord tale om et fysisk fænomen, som man nu kan underbygge med reelle observationer, forklarer han til videnskab.dk.

”Hvorfor er det interessant? Fordi det bekræfter en teori. Vi har forskellige scenarier, men det er ikke sikkert, at de er rigtige. Hele gammaglimt-området var engang et stort mysterium, og så får man observationer som dem her, der giver os et billede af, hvad det egentlig er, der foregår,” fortæller professor Hjorth til Videnskab.dk.

Læs mere om studiet hos Københavns Universitet her

Find den videnskabelige artikel  hos Nature Letters her

Yderligere information om forskningen kan findes hos videnskab.dk her