Gammaglimt og varsling

Av Knut Jørgen Røed Ødegaard
Publisert 2. mai 2011

Vanligvis forekommer gammaglimt på ekstremt store avstander - mange milliarder lysår. De er så energirike at de selv på den avstanden kan påvirke Jordens atmosfære i korte øyeblikk. En slik eksplosjon skjer en sjelden gang også i vår egen Melkevei. Konsekvensene er svært dramatiske. La oss ta utgangspunkt i energimengdene som ble frigjort i GRB 990123 og GRB 991216, og anta at jetstrålen (se Forklaringene på utbruddene ) er rettet direkte mot oss. Da vil dødelig dose av gammastråling nås dersom utbruddet skjer nærmere enn ca. 1-2 millioner lysår. Melkeveiens diameter er bare 100 000 lysår, og vi befinner oss 8000 lysår fra Eta Carinae og 28 000 lysår fra kjernen med dens store antall massive stjerner. Disse stjernene kan i en gang fremtiden forårsake hypernova-eksplosjoner. Eksplosjonene kan trolig forutsies, men i hvilke retninger jetstrålene vil peke, er betydelig vanskeligere å spå. Heldigvis beskytter atmosfæren oss en god del. Likevel kan slike eksplosjoner være farlige. Er objektet nærmere enn ca. 1000 lysår, vil det en kort stund skinne kraftigere enn Solen også i synlig lys! I juni 2002 ble det annonsert at Melkeveien inneholder opptil 30 ganger flere farlige stjerner enn vi hittil har trodd. Det er også oppdaget en superhop bare 5500 lysår unna som med stor sannsynlighet vil utrydde livet på vår planet i løpet av 1 million år dersom vi ikke gjør noe for å beskytte oss. Innen 1 million år er det 50% sjanse for at det tar livet av det meste her på Jorden.

Bildet av gammaglimts
Hubble-teleskopbilde av den massive Wolf-Rayet-stjernen WR124, en stjerne som gjennomgår en langsom eksplosjon ved å produsere en veldig kraftig, men svulstende vind. Illustrasjon: Y. Grosdidier (U. Montreal) et al., WFPC2, HST, NASA

Opp gjennom Jordens historie har det vært flere massedøder og masseutryddelser av dyrearter. Ved den mest kjente episoden døde dinosaurene ut for ca. 65 millioner år siden. Man er i dag nesten sikre på at dette skyldtes nedslaget av en asteoride i Mexico. MEN massedødene for henholdsvis 3 og 13 millioner år siden kan ha vært forårsaket av gammaglimt! Siden det er 10 millioner år mellom disse episodene, stemmer de også greit med forventet gjennomsnittlig hyppighet av gammaglimt i Melkeveien.

De siste 600 millioner årene har det vært 5 meget store katastrofer og masseutryddelser av dyr og planter på Jorden. To eksempler er katastrofen som utryddet bl.a. dinosaurene for 65 millioner år siden og katastrofen som utryddet bl.a. trilobittene for 251 millioner år siden. Vi vet at katastrofen for 65 millioner år siden skyldtes at en asteoride traff Jorden. De andre katastrofene kjenner vi ikke sikkert årsaken til - de KAN skyldes gammaglimt.

Slike katastrofer er av stor betydning for livets utvikling. Kanskje ville ikke menneskene eksistert dersom asteroiden ikke hadde utryddet dinosaurene som undertrykket pattedyrene i lang tid. Vi bør forberede oss, men skal ikke gå og være redde for kosmiske katastrofer. Det er mye større sjanse for å dø i trafikken f.eks. Mange andre naturfenomener kan utgjøre en mer direkte trussel fordi de forekommer hyppigere: Lyn, uvær, orkaner, jordskjelv, ras, flom osv. Når et gammaglimt eller en asteroide først rammer Jorden blir imidlertid konsekvensene enormt mye større enn konsekvensene av de nevnte lokale hendelsene.

Siden gammaglimt har slike ekstreme konsekvenser over svært store avstander, må de åpenbart ha stor betydning for utvikling av intelligent liv i verdensrommet.

Hypernovaer skyldes trolig at Wolf-Rayet (WR)-stjerner kollapser på slutten av sine liv. WR-stjerner dannes på to ulike måter: Enten i et tett dobbeltstjernesystem der den ene stjernen river kappen (de ytre lagene) av den andre slik at bare den tette, glohete heliumkjernen er igjen, eller fra meget massive stjerner. Stjerner med mer enn ca. 40 solmasser har en meget tett og hissig stjernevind og kaster av seg store deler av sin masse i løpet av sine korte liv. Til slutt er det bare den tette, glohete kjernen av helium, karbon, oksygen som er igjen. Stjerner med stor masse lever korte liv og dannes gjerne i såkalte "starbursts" - der svært mange og tunge stjerner fødes på kort tid innenfor et lite område av rommet.

Før var det mange flere slike "starbursts" og i Melkeveien og dens nære omgivelser er det i dag bare noen få (f.eks. den innerste kjernen med Pistolstjernen og et område av Den store magellanske sky (LMC)).

For noen milliarder år siden ble det født 10 ganger flere tunge stjerner enn det gjør i dag. Når vi ser utover til avstander på 7 - 10 milliarder lysår eller mer, er det nettopp resultater av denne hissige stjernedannelsen vi ser. Hypernovaer er derfor trolig ca. 10 ganger hyppigere i slike fjerne galakser enn de er i Melkeveien.

Trolig går det i størrelsesorden 10 millioner år mellom hvert farlig utbrudd i Melkeveigalaksen. For at det skal være farlig, må en av jetstrålene peke rett mot oss. Men det er minst 218 WR-stjerner i vår galakse i dag og disse kan i prinsippet "gå av" når som helst. Dersom stjernen har den rette rotasjonshastigheten, oppstår en hypernova og en GRB.

Varsling av farlige eksplosjoner i vår galakse

På samme måte som meteorologene varsler farlig vær på Jorden, forsøker astronomene å varsle farlig romvær. Romobservatoriet SOHO brukes f.eks. til å varsle utbrudd på Solen som har potensiale til å forårsake kraftige nordlys og omfattende strømbrudd på Jorden. Snart vil enda mye farligere "uvær" fra det ytre rom kunne varsles! Det er to ulike mekanismer for dannelse av gammaglimt:

  • Kompakte stjerner (nøytronstjerner og/eller sorte hull) som smelter sammen
  • Hypernovaer - kollaps av kjernen i raskt roterende masserike stjerner

For å kunne varsle farlige gammaglimt, må de aktuelle stjernene holdes under oppsikt.

Kompakte objekter som smelter sammen

Slike tilfeller krever at objektene går i trange baner rundt hverandre. Systemet sender ut store mengder av såkalte gravitasjonsbølger, mer jo tettere systemet er. Stjernene mister baneenergi - dermed blir banene enda tettere og enda mer energi stråles ut som gravitasjonsbølger. Med planlagte instrumenter (romsonder) vil slike gravitasjonsbølger kunne observeres. De nødvendige tiltak på Jorden kan da treffes. Et eksempel på slike binære nøytronstjerner er Hulse-Taylor-pulsaren (PSR 1913+16) som ble oppdaget i 1974. Det finnes trolig rundt 100 nøytronstjernepar i Melkeveisystemet. Man regner med at det vil ta ca. 300 millioner år før nøytronstjernene i Hulse-Taylor-systemet kolliderer og forårsaker et gammaglimt. Ialt kjenner man i dag 3 dobbeltnøytronstjerner, men man regner med at det kan finnes 250 i hele Melkeveigalaksen. Omtrent 3 nøytronstjernesammensmeltninger kan finne sted i løpet av 100 000 til 1 million år. Under kan du se en animasjon av to nøytronstjerner som kolliderer (Video: ESO/L. Calçada. Music: Johan B. Monell).

Kollaps av massive stjerner – hypernovaer

Disse supereksplosjonene skyldes såkalte Wolf-Rayet-stjerner som når slutten av sine liv. Wolf-Rayet-stjerner har en ganske komplisert struktur rett før de kollapser og eksploderer. Norsk forskning gjør det likevel mulig å forutsi oppførselen til disse stjernene rett før eksplosjonen. Dersom slike stjerner holdes under oppsikt, kan derfor hypernova-eksplosjoner og tilhørende gammautbrudd forutsies. Også endel supernova-eksplosjoner vil kunne forutsies.

Publisert 2. mai 2011 12:12 - Sist endret 1. nov. 2021 14:24