De første gammaglimtene ble oppdaget på 1960-tallet av amerikanske spionsatellitter. På grunn av jordatmosfæren, er det ikke mulig å studere kosmisk gammastråling fra bakken. Da man sendte opp instrumenter i rommet for å overvåke atomprøvesprengninger, ble det oppdaget kortvarige utbrudd av gammastråling, svært energirik stråling, som ikke kom fra Jorden og heller ikke fra baksiden av Månen der amerikanerne fryktet at Sovjetunionen drev prøvesprenginger. Til tross for at flere spektakulære objekter ble oppdaget i verdensrommet på 1960-tallet (kvasarer, nøytronstjerner/pulsarer og bakgrunnsstrålingen), var det nye fenomenet helt uventet. Etterhvert ble mange slike utbrudd registrert. Instrumentene var ganske primitive etter dagens standard og det var umulig å si noe om hvilke objekter i verdensrommet som kunne være kilden.
Gammastråling er svært energirik elektromagnetisk stråling - den har minst 1000 ganger mer energi enn synlig lys. Den har også mer energi enn røntgenstråling som vi kjenner fra legebesøk. Gammastråling er en type radioaktiv stråling og er dødelig i store doser.
Fenomenet er helt usedvanlig:
- Utbruddene varer fra brøkdelen av et sekund til kanskje ett minutt, i sjeldne tilfeller noen få minutter.
- Utbruddene gjentar seg ALDRI - det kommer aldri to utbrudd fra samme punkt på himmelen.
- Frem til 1997 var utbruddene KUN observert som gammastråling. Forskerne hadde absolutt ingen konkrete holdepunkter for å knytte utbruddene til bestemte objekter eller fenomener!
- Strålingen kom ALDRI fra noe kjent objekt.
- Frem til 1997 var over 5000 vitenskapelige arbeider presentert med mange ulike teorier - ingen kunne bekreftes uten å finne kildene.
Gammaglimt var derfor et av astronomiens aller største mysterier i 30 år! Utbruddene ble første gang diskutert i et vitenskapelig tidsskrift i 1973 (Klebesadel, Strong, Olsen i Ap.J.). I årene som gikk ble fenomenene observert i mer detalj med stadig forbedrede instrumenter. Dette regnet man med skulle løse problemet.
I stedet ble mysteriet større enn noensinne!
Animasjon: NASA
Da posisjonene ble mer nøyaktig bestemt, fantes det ingen kjente objekter der som kunne forklare utbruddene. Utbruddene gjentok seg aldri i samme punkt. Utbruddene varte typisk fra noen sekunder til noen minutter. Ingenting ble observert i synlig lys, men man ble etterhvert klar over at kildene også sendte ut røntgenstråling. Svært mange teorier ble i årenes løp fremsatt: Kildene kunne være noe i utkanten av vårt Solsystem, noe i galaksen (nøytronstjerner eller andre kompakte objekter), spesielle partikler, antimaterie, kvasarutbrudd osv.
Man visste altså ikke om fenomenene opptrådte i vårt eget Solsystem eller på kosmologiske avstander (flere milliarder lysår). Mange forskere argumenterte sterkt mot løsninger som krevde store avstander til kildene. Kosmologiske avstander ville kreve at ekstreme energimengder måtte frigjøres på meget kort tid og mange problemer meldte seg da. Uansett krever emisjon av høyenergetisk stråling som gamma- og røntgenstråling, helt spesielle fysiske prosesser.
Man kom egentlig ikke noe særlig nærmere forklaringen før observatoriet BATSE (Burst and Transient Source Experiment) ble sendt ut i rommet i april 1991 sammen med resten av NASAs Compton Gamma Ray Observatory (CGRO).
BATSE observerte i en årrekke omtrent ett gammaglimt per dag. Posisjonene til 2512 gammastråleutbrudd observert med BATSE kan ses i figuren under:
Illustrasjon: NASA
Den uhyre viktige oppdagelsen er at utbruddene er jevnt og tilfeldig fordelt over himmelen! Hadde fenomenene tilhørt vår galakse, måtte det ha vært en kraftig konsentrasjon i galaksens plan (de ville ligget som et bånd mellom "+180" og "-180").
Utbruddene må derfor enten komme fra galaksens halo (som ligger som en gigantisk kule rundt hele Melkeveigalaksen, og dette ville vært vanskelig å forklare, eller komme fra kosmologiske avstander (som egentlig er enda mer problematisk teoretisk sett).
Observasjoner over mange år har vist at det er 3 typer utbrudd:
Egenskap Klasse 1 Klasse 2 Klasse 3 --------------------------------------------------------- Varighet Lang Kort Middels Fluks Stor Liten Middels Hardhet Middels Hard Bløt ---------------------------------------------------------
Hardhet betegner hvor energirik hver gammastråle er. Hard stråling inneholder fotoner med meget høy energi, bløt stråling med mindre energi. Korte utbrudd har varighet under 2 sekunder (i snitt 0,3 sekunder). Andre utbrudd varer lenger, i snitt 20 sekunder.
BeppoSax ble sendt ut i rommet mot slutten av 1996. Observatoriet er et samarbeid mellom Nederland og Italia og har god vinkeloppløsning i røntgenområdet. Posisjonsbestemmelse til 3-5 bueminutters nøyaktighet er mulig (Månens diameter er omtrent 30 bueminutter).
Eksempel på et meget kraftig glimt. Intensiteten av gammastrålingen som funksjon av tiden er her vist for utbruddet som fant sted 24. september 1996.
Den 28. februar 1997 skjedde det historiske gjennombruddet: BeppoSAX registrerte da et middels kraftig gammautbrudd. Satellitten bestemte posisjonen til utbruddet raskere og langt mer nøyaktig enn CGRO og andre instrumenter hadde klart tidligere. Omtrent 8 timer senere fikk man rettet satellittens røntgenkamera mot samme posisjon. Kameraet registrerte en røntgenkilde som raskt ble svakere (se under). Ved hjelp av observasjoner fra solsonden Ulysses kunne en enda mer nøyaktig posisjon bestemmes.
21 timer etter gammautbruddet ble et stort optisk teleskop rettet mot posisjonen. Dermed klarte man å ta bilde av et objekt som relativt raskt ble svakere - ettergløden.
Mer om mysteriet
Frem til 1997 var fenomenet gammaglimt et av de aller største mysteriene innen astronomien og vitenskapen overhodet. Det store problemet var den ekstremt korte varigheten på fenomenet - utbruddene varer fra langt under ett sekund og opp til et minutts tid, i sjeldne tilfeller opptil 15 minutter. For å ha håp om å kunne se noe i f.eks. synlig lys må derfor teleskopet rettes inn meget kort tid etter gammautbruddet. Frem til 1997 var ikke dette mulig.
Gammaglimt kan forekomme hvor som helst på himmelen. Man kan ikke på noen måte forutsi hvor og når et gammaglimt går av (unntaket er gammaglimt i egen galakse). Når profesjonelle teleskoper flest er rettet inn på den aktuelle posisjonen, er sporene etter gammaglimtet forsvunnet.
I 30 år hadde derfor ingen astronomer sett et gammaglimt i noen annen type stråling enn nettopp gammastråler. Dermed var både avstand, energimengde og årsak helt ukjente.
Bildet øverst ble tatt 28. februar 1997, neste bilde 3. mars, med røntgenkameraet på BeppoSAX. Som vi ser avtar intensiteten til røntgenkilden raskt. Det røde bildet ble tatt et par uker etter eksplosjonen med Hubble. Rundt kilden kan vi ane de svake konturene av en galakse - vertsgalaksen. Dette var aller første gang man observerte en optisk transient i forbindelse med et gammaglimt. Et annet bilde av denne ettergløden er vist øverst på siden. For å se en animasjon som viser utbruddet og ettergløden, trykk her.
Mye av fremskrittene innen astronomien det siste tiåret er drevet frem av det stadig mer desperate ønsket og behovet for å knekke gåten! Først ble flere nettverk for rask alarmering opprettet. Det interplanetariske nettverket IPN ble opprettet i 1974 med amerikanske og sovjetiske sonder. I dag bruker IPN flere satellitter i Jordens bane og sonder ute blant planetene for å triangulere gammaglimtet. Dermed kan en mest mulig nøyaktig posisjon på himmelen bestemmes. I desember 1999 bestemte IPN posisjonen godt nok til at astronomer kunne observere et gammaglimt på andre bølgelengder.
Men det var langtfra det første glimtet som var sett i noe annet enn gammastråler. Den Italiensk-Nederlandske satellitten BeppoSax oppdaget i februar 1997 et utbrudd og mindre enn 8 timer senere brukte det røntgenkameraer med høy oppløsning for å finne eksakt posisjon. Romteleskopet Hubble fanget inn det optiske ettergløden noen uker senere.
Dette var virkelig en revolusjon: For første gang kunne astronomene se at utbruddet skjedde i en galakse flere milliarder lysår fra oss. Dermed måtte fenomenet været av de voldsomste og mest energirike i Universet.
Enda raskere, men mindre nøyaktig enn IPN eller BeppoSax er epost-nettverket kalt Global Coordinate Network (GCN). Dette var knyttet til BATSE-detektoren ombord på Compton Gamma Ray Observatory (CGRO). Dette observatoriet gikk i bakken i begynnelsen av juni 2000.
Med HETE-2 har imidlertid epost-alarmeringen fått en ny renessanse. Nå kommer meldingene både med epost og som SMS-meldinger på mobiltelefoner. Også Norge er med på dette verdensomspennende prosjektet.