Ekstremt gammaglimt

Fermi-teleskopet til NASA har observert sitt første gammaglimt, en type eksplosjoner som er universets kraftigste, i høy oppløsning. Gammaglimtet er det mest ekstreme som er observert hittil. Det hadde mest total energi, de raskeste bevegelsene og den kraftigste strålingen som noen gang er observert.

GRB 080916Cs etterglød i røntgenstråling. Bildet er sammensatt av flere bilder tatt av romteleskopet Swift i UV/optisk lys og røntgenstråling. Foto: NASA/Swift/Stefan Immler

Gammaglimt er de mest lyssterke eksplosjonene i hele universet. Astronomer tror at gammaglimt oppstår når eksotiske, supermassive stjerner går tom for fusjons-brensel. Når dette skjer kollapser stjernens kjerne til et svart hull, samtidig som kraftige jetstråler av materie fyker utover med hastigheter som nærmer seg lysets hastigheter. Det er disse jetstrålene som vi observerer som gammaglimt. Vi ser bare de gammaglimtene som er rettet mot oss, og de er synlige selv om kilden ligger mange milliarder lysår unna. I det materien fyker utover i rommet, kræsjer det med gass og støv som ligger i veien. Dette gir opphav til en etterglød som astronomene kan observere med teleskoper. Ettergløden vil avta og etter hvert forsvinne.

Gammaglimtet som romteleskopet Fermi oppdaget, kalt GRB 080916C, skjedde 15. september 2008 i stjernebildet Carina (Kjølen). Fermi har et eget instrument ombord som kun har som oppdrag å oppdage gammaglimt, kalt Gamma-ray Burst Monitor ("gammaglimt-overvåker"). Det observerte gammaglimtet mens det skjedde sammen med Fermis gammastrålings-teleskop. Sammen observerte de hvordan eksplosjonen brått gikk fra å sende ut stråling med 3000 ganger mer energi enn det synlig lys har, til hele 5 milliarder ganger mer!

Nesten 32 timer etter eksplosjonen, ble ettergløden observert av astronomer fra Max Planck instituttet i Tyskland. De klarte å ta bilde av etterdønningene i syv forskjellige bølgelengder med GROND-teleskopet, som tilhører European Southern Observatory (ESO) i Chile. I noen farger (bølgelengder) kan man se at lysstyrken til fjerne objekter har et karakteristisk brudd i lysstyrke på grunn av gasskyene rundt stjernen. Jo lenger vekk kilden er, dess lenger forskjøvet mot røde bølgelengder er dette bruddet. Dette kan astronomene bruke til å gjøre et estimat av hvor langt unna kilden er. Observasjonene gjort med GROND viste at eksplosjonen stammer fra en stjerne hele 12,2 milliarder lysår unna. Dette er så langt unna at det er veldig vanskelig å observere selv store galakser.

GRB 080916Cs etterglød i røntgenstråling sett med GROND-teleskopet i optisk/infrarødth lys.
Foto: MPE/GROND

Med avstandsmålingen på plass kunne astronomene vise at eksplosjonen var 9000 ganger sterkere enn en vanlig supernova, hvis energien hadde spredt seg i alle retninger. (En supernova-eksplosjon stråler i den korte perioden eksplosjonen varer sterkere enn alle stjernene i en vanlig galakse til sammen). Dette er en vanlig måte astronomene sammenlinger hendelser på, selv om gammaglimt bare sender ut energien sin i tette jetstråler.

Målingene av lysstyrke og avstand gjør også at astronomene kan beregne de lavest mulige hastighetene som materien som sender ut gammastrålingen kan bevege seg med. De fant ut at inne i jetstrålene må gassen ha beveget seg med 99,9999 prosent av lyshastigheten! Gammaglimtets voldsomme krefter og hastigheter gjør det til det mest ekstreme gammaglimtet som er observert hittil.

Et underlig aspekt ved gammaglimtet var at astronomene observerte en forsinkelse på fem sekunder mellom strålingen med høyest energi og strålingen med lavest energi. En slik tidsforsinkelse har bare blitt observert med sikkerhet i bare ett gammaglimt tidligere. Dette kan tyde på at de høyeste energiene kommer fra forskjellige deler av jetstrålen eller oppstår gjennom en annen mekanisme. Akkurat hvordan dette skjer er fremdeles et åpent spørsmål.


Animasjonen viser gamma-målinger gjort av Fermi. De fargede prikkene viser gamma-kilder med forskjellige energier. Synlig lys har energier på rundt 2-3 elektronvolt (eV). De blå prikkene representerer lav-energiske gamma-kilder (mindre enn 100 millioner eV), de grønne representerer moderate energier (100 millioner til 1 milliard eV) og de røde viser de høyeste energiene (over 1 milliard eV). Gammaglimtet GRB 080916C kan sees omtrent midt i animasjonen som en tydelig oppblussing. (Animasjon: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration).

By Silje Bjølseth
Published Aug. 10, 2012 3:01 PM - Last modified Aug. 22, 2012 9:17 AM