Super-lysstærk supernova med ekstremt udbrud af gammastråling

Magnetarer er nogle af de mest ekstreme objekter vi kender i Universet. De er ekstremt kompakte objekter med masser som solen, men med radier på kun 10-20 km. Samtidig har magnetarer ekstremt kraftige magnetfelter - de kraftigste magnetfelter vi kender i Universet. (Kunstnerisk gengivelse: NASA)

Gammaglimt er kraftige udbrud af gammastråling, som skydes ud i rummet i forbindelse med kæmpestjerner, der dør i en voldsom supernova-eksplosion. Et gammaglimt er typisk kortvarigt og varer kun nogle ganske få minutter. Inden for de senere år har forskerne dog observeret flere meget langvarige gammaglimt, som varede over en halv time, men man havde ikke hidtil kunnet forbinde dem til en supernova-eksplosion.

”Vi har nu observeret et ultra-langt gammaglimt på over en halv time, og for første gang er det lykkedes os at forbinde det med en supernova”, fortæller Johan Fynbo, professor på Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Han fortæller, at man først observerede gammaglimtet fra Swift teleskopet i rummet. Gammastråling kan ikke ses fra Jorden, da gammastrålerne stoppes af Jordens atmosfære. Men straks, når man har positionen, begynder man at observere hændelsen fra teleskoper på Jorden. Med det særlige GROND-intrument (der observerer lys i de synlige og nær-infrarøde bælgelængder) på 2,2 meter kikkerten på La Silla lykkedes det et tyskledet forskerhold at observere eftergløden fra gammaglimtet over en periode på 70 dage.

15 gange så lysstærk

”Vi har så observeret lyset med X-shooteren på Very Large Telescopes i Chile, og analysen af spektrene viser, at der knytter sig en meget lysstærk supernova til eksplosionen. Men spektrene ser anderledes ud en normalt – de viser, at strålingen har meget stor udbredelseshastighed. Vi kan derfor konkludere, at der var tale om en meget voldsom eksplosion, og at supernovaen er cirka 15 gange så lysstærk som de supernovaer, vi normalt ser ved tunge stjerners død ”, siger Giorgos Leroudas, postdoc i Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet.

Her ses med blå punkter lyskurven (lystyrken som funktion af tiden efter eksplosionen) for supernovaen tilknyttet det super-lange gammaglimt (GRB111209A(. Til sammenligning er også vist lyskurverne for en normal skal-skrællet supernova, der er ca. 15 gange svagere, en tidligere supernova tilknyttet gammaglimt, der er mere end tre gange svagere samt en såkaldt super-luminøs supernova, der er endnu mere ekstrem. Den mørkeblå kurve viser resultatet af en model, hvor energien til supernovaen tilnyttet GRB111209A kommer fra en opbremsende magnetar.

Kombinationen af stor lysstyrke og lavt indhold af tunge grundstoffer kan indikere, at der er tale om en kæmpestjerne, der får udløst ekstra energi i dødsprocessen. Når kæmpestjernen dør kollapser kernen til en neutronstjerne, der roterer meget hurtigt og danner et ekstremt intenst magnetfelt. Sådanne objekter betegnes magnetarer – en klasse af neutronstjerner, der først blev opdaget af Chryssa Kouveliotou, som er nær samarbejdspartner med gammaglimtsgruppen i Dark Cosmology Centret på Niels Bohr Institutet, som hun ofte besøger.

”En magnetar har et magnetfelt, der er i omegnen af en billiard gange stærkere end Jordens magnetfelt (et 1-tal efterfulgt af 15 nuller). Samtidigt roterer disse bizarre magnetarer mange gange i sekundet og det tilfører ny energi, som udløses i en kæmpe-eksplosion, der resulterer i en særligt lysstærk supernova og et ekstremt udbrud af gammastråling, som det, vi ser”, fortæller Johan Fynbo.

Lyset fra den super-lysstærke supernova har rejst 6,4 milliarder år, så episoden fandt sted, da universet var cirka 7,3 milliarder år gammelt.

Johan Fynbo, professor, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet, +45 3532-5983, jfynbo@dark-cosmology.dk

Giorgos Leloudas, postdoc, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet og Weizmann Institute, Israel.+45 3532-0337, giorgos@dark-cosmology.dk

Emner