Ny viden om eftergløden fra gammaglimt

Gammaglimt er voldsomme udbrud af gammastråling i forbindelse med kæmpestjerners eksplosive død. Selve udbruddet er ganske kortvarigt - typisk få minutter, men det efterfølges af en efterglød, der kan observeres flere dage efter selve gammaglimtet. Eftergløden menes at opstå, når en chokbølge udsendes fra den døende stjerne og kolliderer med det omgivende materiale. Det er en ekstrem proces, som forskere har lavet teoretiske modeller for, men med nye observationer har forskere fra bl.a. Niels Bohr Institutet vist, at eftergløden opfører sig anderledes end forventet. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Nature.

Når en kæmpestjerne dør, eksploderer den som en supernova. Stjernens kerne kollapser og presses sammen til et sort hul. Af grunde, som man endnu ikke fuldt ud forstår, dannes der nogle gange en jet, som med næsten lysets hastighed skydes væk fra det nydannede sorte hul langs stjernens rotationsakse. Inde i jetten sker der nogle fysiske processer, som gør, at elektronerne bliver komprimerede, og der skabes et kraftigt magnetfelt, og via udsendelse af synkrotronstråling sker der et kraftigt udbrud af gammastråling. Det fænomen observeres som gammaglimt, der typiske varer nogle få minutter. Når jetten rammer det omgivende stof medfører det endnu en chokbølge, som menes at skabe eftergløden.

Efterglød anderledes end forventet

Med nye astronomiske observationer udført på Very Large Telescope, VLT i Chile har et forskerhold fra Leicester i England og med deltagelse af forskere fra Niels Bohr Institutet i Danmark undersøgt efterglødens lys fra et gammaglimt i det fjerne univers. Observationerne viser, at eftergløden opfører sig anderledes end forventet.

"Vi har analyseret eftergløden fra et meget klart gammaglimt. Gammaglimtet skete for omtrent 10 mia. år siden, men signalet nåede først Jorden d. 24. oktober 2012. Selve gammaglimtet varede godt 1 min. Den efterfølgende efterglød var relativt klar, hvilket tillod, at vi kunne studere det med mere avancerede metoder end tidligere muligt. Specielt var det muligt at måle graden af lineær og cirkulær polarisation i løbet af de første to døgn efter glimtet. Teorien for strålingsudsendelsen i eftergløden forudsiger en bestemt fordeling, hvor cirkulært polariseret lys kun udgør en ganske minimal andel, men vi fandt, at virkeligheden er anderledes. Der var 10.000 gange mere cirkulært polariseret lys end forventet – faktisk er det første gang, man overhovedet har målt cirkulær polarisation for en efterglød", fortæller Johan Fynbo og Jens Hjorth, der er professorer på Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. 

Ekstreme egenskaber

Det omgivende materiale, som gammaglimt-jetten skyder igennem, og hvor eftergløden skabes, er udsat for helt ekstreme forhold. I en chokbølge vekselvirker det elektrisk ledende plasma med stærke magnetiske felter i en kompleks dynamik. Særligt vigtigt for eftergløden er den kraftige komprimering af magnetfelterne, og det er egenskaberne ved dette komprimerede magnetfelt, der bestemmer polarisationsegenskaberne af eftergløden.

"Magnetfelter kan være meget ordnede, eller de kan være kaotiske og meget tilfældigt orienterede. Det faktum, at vi nu måler en meget højere grad af cirkulært polariseret lys end modellerne forudsiger viser, at der er huller i vores forståelse. Det er sådan videnskaben fungerer: ved at opdage sådanne huller i forståelsen tvinges vi til at tænke nyt, og i denne sammenhæng er der håb om, at vi kan opnå ny indsigt i egenskaberne ved stof under ekstreme forhold.” slutter Johan Fynbo og Jens Hjorth.

Emner