07.01.22: Tidlig om morgenen første nyttårsdag nådde lyset fra en av de kraftigste eksplosjonene som er observert i Universet frem til Jorden. Eksplosjonen fant sted 12,4 milliarder lysår fra Jorden, og lyset hadde vært underveis siden Universet var yngre enn 10 % av sin nåværende alder. Ettergløden fra dette såkalte gammaglimtet blir nå studert intenst av forskere over hele verden.

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Fra nært hold ville kanskje et gammaglimt sett slik ut. Ekstreme stråler av gass spruter ut av en intenst het stjerne.
Illustrasjon: Dana Berry, SkyWorks Digital
Klikk her for å se en film av det som skjer i kjernen av stjernen Dypt inne i midten av den døende Wolf-Rayet-stjernen virvler stoffet rundt og klemmes sammen til en pannekake. I midten dannes et sort hull og to gass-stråler skyter ut fra kjernen med over en milliard km/t!
Animasjon: McFadyen og Woosley
Klikk her for å se gass-strålen som presser seg ut mot overflaten og spruter ut i rommet. Et gammaglimt har oppstått!
Animasjon: Dana Berry, SkyWorks Digital

1–2 ganger i døgnet registrerer instrumenter i bane rundt Jorden svært energirik stråling, såkalt gammastråling, fra kilder som befinner seg flere milliarder lysår fra Jorden. Fenomenet ble oppdaget på slutten av 1960-tallet, og i mange år var gammaglimtene blant de aller største astronomiske mysteriene, men fra 1999 ble det klart at årsaken ofte er at en spesiell type stjerner eksploderer – Wolf-Rayet-stjerner. Disse svært hete og lyssterke stjernene har mistet sine ytre lag av hydrogen og helium slik at kjernen av karbon og oksygen, og som er produsert gjennom kjernereaksjoner, har blitt avdekket.

Slike stjerner er gjerne dannet med stor masse (mer enn rundt 60 ganger Solens) og eksploderer etter et kort, hektisk og energirikt liv. Mens Solen kommer til å leve i totalt 12 milliarder år, har de tyngste stjernene kommet i en kritisk og høyeksplosiv fase allerede etter knapt 3 millioner år.

Men Wolf-Rayet-stjerner dannes trolig vel så ofte i tette dobbeltstjernesystem der den ene stjernen stjeler gass fra den andre. Rask rotasjon eller en superkompakt ledsager – en nøytronstjerne eller et sort hull – kan være involvert i andre tilfeller.

Men uansett dannelsesårsak, ender Wolf-Rayet-stjerner ofte sine liv i noen av Universets mest intense og energirike eksplosjoner kalt hypernovaer eller supernovaer av type Ic-bl og hvor mesteparten av energien sendes ut i to retninger.

Dersom en av disse strålebuntene tilfeldigvis peker mot oss, vil vi observere et gammaglimt når strålingen når frem – gjerne etter flere milliarder år, og det var nettopp dette som skjedde kl. 06:09:55 1. januar. Gammaglimtet, som har fått betegnelsen GRB 220101A, ble først registrert av NASAs gammaglimtjeger Swift, som automatisk alarmerte forskere og observatorier over hele verden. Swift har siden 2004 observert gammaglimt fra sin bane rundt Jorden.

Bilde tatt av røntgenstråling fra GRB 220101A med Swift-observatoriet.
Foto: Swift/NASA/UK Swift Science Data Centre

I dette tilfellet er det snakk om et helt ekstraordinært energirikt gammaglimt! Strålebuntene som inneholder det aller meste av energien fra eksplosjonen dekker kanskje bare én prosent av himmelkulen, og det er bare dersom en av disse peker mot Jorden at vi kan observere et gammaglimt. For å kunne sammenligne styrken til gammaglimt regner imidlertid forskerne ut hvilken strålingsenergi det hadde vært snakk om dersom utstrålingen hadde vært like sterk i alle retninger. I tilfellet med GRB 220101A var den såkalte isotrope energien hele 3,7 *10⁴⁷ Joule/s, som er tangering av rekorden for gammaglimt. Til sammenligning sender Solen ut 3,9 *10²⁶ Joule/s.

Ettergløden ble observert med astronomisk lysstyrke ca. +18 da det hadde gått omtrent 10 timer etter at gammaglimtet nådde Jorden. Det er ikke kjent at noen observerte fenomenet, som fant sted på grensen mellom stjernebildene Pegasus og Andromeda, kortere tid etter alarmeringen på morgenen. I andre tilfeller med svært sterke gammaglimt har imidlertid fenomenet vært så sterkt selv i synlig lys at vi ville ha vært i stand til å se et lysglimt uten kikkerthjelp i noen titalls sekunder til tross for at kilden befinner seg mange milliarder lysår unna. Dette skjedde blant annet i 2008.

I et minutts tid sendte kilden til GRB 220101A ut omtrent like mye energi i vår retning som hele resten av Universet til sammen! Eksplosjonen etterlot et sort hull som nå svever rundt i vertsgalaksen til stjernen. Lyset fra eksplosjonen brukte 12,4 milliarder år på å nå oss (kosmologisk rødforskyvning z=4,6). Men siden Universet har utvidet seg kraftig gjennom hele denne perioden – altså etter at lyset forlot kilden – er avstanden i dag hele 25,2 milliarder lysår. Skulle vi ha reist til kilden i dag med uendelig hastighet, er dette avstanden vi måtte tilbakelagt – men lyset vi observerer har «bare» tilbakelagt 12,4 milliarder lysår.

Da stjernen eksploderte, var nemlig Universets alder bare 1,3 milliarder år – 9,5 % av nåværende alder. Det betyr at fenomenet fant sted relativt kort tid etter at de første generasjonene av stjerner ble dannet og mens de første galaksene fortsatt var unge. Studier av disse ekstreme fenomenene kan derfor hjelpe oss å finne ut mye mer om hva som skjedde tidlig i Universets og galaksenes utvikling.

GRB 220101A fotografert i synlig lys fra det finske amatørobservatoriet Taurus Hill Observatory.
Foto: Taurus Hill Observatory / Veli-Pekka Hentunen, Markku Nissinen and Esa Heikkinen

MER INFORMASJON

astroevents.no: Flere saker om gammaglimt

astroevents.no: Rekordkraftig kosmisk eksplosjon

astroevents.no: Historien bak gammaglimtene

Globalhappenings.com: THE NEW YEAR GREETED BY A RECORD-BREAKING GAMMA-RAY BURST

Bilder av GRB 220101A

Lyskurver av GRB 220101A

Swift-side om dette gammaglimtet

Wikipedia-oversikt over viktige gammaglimt