Pressemeddelelse

De største eksplosioner i Universet får kraft fra de stærkeste magneter

Nogle af de langvarige gammaudbrud drives af magnetarer

8. juli 2015

Der er en forbindelse imellem de længste udbrud af gammastråler og usædvanligt klare supernovaeksplosioner. Det er nye resultater fra ESOs La Silla og Paranal observatorier i Chile, som for første gang viser denne forbindelse. En observeret supernova har ikke som ventet fået sin energi fra radioaktivt henfald, men fra sammenfaldet af superstærke magnetfelter omkring en eksotisk tingest, som kaldes en magnetar. Resultaterne bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature den 9. juli 2015.

Gammaudbrud, også kaldet Gamma-ray bursts (GRB) er forbundet med de største eksplosioner, som er forekommet i Universet siden Big Bang. GRB-hændelser bliver observeret fra rumteleskoper, som er særligt følsomme overfor denne slags stråling med høje energier. Strålingen kan ikke trænge igennem Jordens atmosfære, men når udbruddene først er opdaget fra rummet, kan de observeres i andre, længere bølgelængder med andre teleskoper i rummet og fra jordoverfladen.

Normalt varer gammaudbrud kun få sekunder, men i sjældne tilfælde kan de fortsætte i timevis[1]. 9. december 2011 opfangede Swiftsatellitten et sådant udbrud fra en kilde, som har fået navnet GRB 111209A. Det var både et af de længste og klareste gammaudbrud, der nogensinde er observeret.

Mens eftergløden fra dette udbrud stadig var synlig, blev det studeret både med GROND instrumentet på MPG/ESO 2.2-metre teleskopet på La Silla og med X-shooter instrumentet på Very Large Telescope (VLT) på Paranal. Instrumenterne fandt klare tegn på en supernova, og den fik senere betegnelsen SN 2011kl. Det var første gang en supernova er blevet forbundet med et langvarigt gammaudbrud[2].

Hovedforfatteren på den nye artikel, Jochen Greiner fra Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Tyskland forklarer: “Et langvarigt gammaudbrud sker kun een gang for hver 10 000-100 000 supernovaudbrud, så den stjerne, som eksploderede her må have været noget særligt. Astronomerne har ment, at disse GRB'er kom fra meget tunge stjerner - omkring 50 gange tungere end Solen - og at de var varsler om dannelsen af et sort hul. Men vore nye observationer af supernova SN 2011kl, som blev fundet efter GRB 111209A tyder på, at vi må revidere vores opfattelse af disse ultralange gammaudbrud."

Når en massiv stjerne kollapser - det, som somme tider kaldes en collapsar - regner man med, at det ugelange udbrud af optisk og infrarødt lys fra supernovaen stammer fra det radioaktive henfald af det nikkel-56, som dannes ved eksplosionen[3]. I tilfældet med GRB 111209A viser de kombinerede observationer med GROND og VLT for første gang, at dette ikke har kunnet være tilfældet[4]. Andre muligheder er også blevet udelukket[5].

Den eneste forklaring, som passer til observationerne af supernovaen efter GRB 111209A er, at energien kommer fra en magnetar. Det er en meget lille neutronstjerner, som roterer hundredevis af gange i sekundet om sig selv, og som har et magnetfelt, som er langt kraftigere end det, almindelige neutronstjerner har. Almindelige neutronstjerner kendes også som radiopulsarer[6]. Det menes, at magnetarer er de kraftigst magnetiserede objekter i det kendte Univers. Det er første gang, en sådan ubetinget forbindelse imellem en supernova og en magnetar er fundet.

Paolo Mazzali, som er medforfatter til artiklen, spekulerer over betydningen af de nye opdagelser:"De nye resultater giver god underbygning til en ellers uventet forbindelse imellem GRB'er, meget klare supernovaer og magnetarer. Vi har allerede i nogle år haft mistanke om nogen af disse forbindelser ud fra teoretiske betragtninger, men det er rigtig spændende, at vi nu kan knytte det hele sammen underbygget af observationer."

Jochen Greiner slutter: "Den nye sag om SN 2011kl og GRB 111209A tvinger os til at overveje et alternativ til kollapsar-scenariet. Med de nye observationer kommer vi meget tættere på et klarere billede af, hvordan et gamma-ray burst virker."

Noter

[1] Normale langvarige GRB'er varer imellem 2 og 2 000 sekunder. Indtil nu kender vi fire gammaudbrud med varigheder imellem 10 000 og 25 000 sekunder, og de kaldes ultralange gammaudbrud. Der er også en klart adskilt klasse af kortvarige GRB'er, og de dannes af helt andre årsager.

[2] Forbindelsen imellem supernovaer og (normale) langvarige GRB'er blev først forstået i 1998, hovedsageligt baseret på observationer fra ESOs observatorier af supernovaen SN 1998bw, og det blev bekræftet i 2003 med gammaudbruddet GRB 030329.

[3] Selve gammaudbruddet tænkes at stamme fra en relativistisk stråle af stof fra stjernen, som udslynges når stjernestoffet falder ind på det centrale, varme legeme via en varm og tæt stofskive - en accretion disc.

[4] Den mængde nikkel-56, som måles med GRONDinstrumentet fra supernovaen er meget større end hvad der kan forklares med den stærke ultraviolette stråling, som ses med X-shooterinstrumentet.

[5] Andre foreslåede energikilder til forklaring af superlysstærke supernovaer har været chockvekselvirkninger med det omgivende materiale - måske i forbindelse med skaller af gasarter, som er udsendt før selve eksplosionen, eller en blå superkæmpe som oprindelse til supernovaen. I tilfældet SN 2011kl udelukker observationerne klart begge disse muligheder

[6] Pulsarer udgør den almindeligste type af de neutronstjerner, som er observeret. Magnetarerne har formentlig magnetfelter med en styrke, som er 100 til 1 000 gange kraftigere end de, som pulsarerne har.

Mere information

Forskningsresultaterne er beskrevet i en artikel med titlen “A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, af J. Greiner et al., to appear i tidsskriftet Nature for 9. juli 2015.

Forskerholdet består af Jochen Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany [MPE]; Excellence Cluster Universe, Technische Universität München, Garching, Germany), Paolo A. Mazzali (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany [MPA]), D. Alexander Kann (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Thomas Krühler (ESO, Santiago, Chile) , Elena Pian (INAF, Institute of Space Astrophysics and Cosmic Physics, Bologna, Italy; Scuola Normale Superiore, Pisa, Italy), Simon Prentice (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Felipe Olivares E. (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andres Bello, Santiago, Chile), Andrea Rossi (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany; INAF, Institute of Space Astrophysics and Cosmic Physics, Bologna, Italy), Sylvio Klose (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany) , Stefan Taubenberger (MPA; ESO, Garching, Germany), Fabian Knust (MPE), Paulo M.J. Afonso (American River College, Sacramento, California, USA), Chris Ashall (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Jan Bolmer (MPE; Technische Universität München, Garching, Germany), Corentin Delvaux (MPE), Roland Diehl (MPE), Jonathan Elliott (MPE; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Robert Filgas (Institute of Experimental and Applied Physics, Czech Technical University in Prague, Prague, Czechia), Johan P.U. Fynbo (DARK Cosmology Center, Niels-Bohr-Institut, University of Copenhagen, Denmark), John F. Graham (MPE), Ana Nicuesa Guelbenzu (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Shiho Kobayashi (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, England), Giorgos Leloudas (DARK Cosmology Center, Niels-Bohr-Institut, University of Copenhagen, Denmark; Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), Sandra Savaglio (MPE; Universita della Calabria, Italy), Patricia Schady (MPE), Sebastian Schmidl (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tautenburg, Germany), Tassilo Schweyer (MPE; Technische Universität München, Garching, Germany), Vladimir Sudilovsky (MPE; Harvard-Smithonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Mohit Tanga (MPE), Adria C. Updike (Roger Williams University, Bristol, Rhode Island, USA), Hendrik van Eerten (MPE) and Karla Varela (MPE).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

 

Links

• Artiklen i Nature
• Fotos af VLT
• Information om GROND instrumentet

 

Kontakter

Jochen Greiner
Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik
Garching, Germany
Tel: +49 89 30000 3847
E-mail: jcg@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1527 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.