eso1527is — Fréttatilkynning

Sterkustu seglarnir knýja öflugustu sprengingar alheims

Sumir langir gammablossar fá afl sitt frá segulstjörnum

8. júlí 2015

Mælingar sem gerðar voru með sjónaukum í La Silla og Paranal stjörnustöðvum ESO í Chile hafa í fyrsta sinn sýnt fram á tengsl milli mjög langra gammablossa og óvenju bjartra sprengistjarna. Niðurstöðurnar sýna að sprengistjarna var ekki knúin áfram af hrörnun geislavirkra efna, eins og búist var við, heldur hrörnun ofursterks segulsviðs í kringum framandi fyrirbæri sem kallast segulstjarna. Niðurstöðurnar birtast í tímaritinu Nature hinn 9. júlí 2015.

Gammablossar geta fylgt öflugustu sprengingum sem orðið hafa í alheiminum frá Miklahvelli. Gervitungl nema hrinur háorkugeislunar af þessu tagi, sem ekki berst í gegnum lofthjúp jarðar, en síðan eru sjónaukar á jörðu niðri og í geimnum notaðir til að rannsaka glæður þeirra í lengri bylgjulengdum.

Alla jafna vara gammablossar yfir í örfáar sekúndur en í sumum tilvikum geta þeir staðið yfir klukkutímum saman [1]. Hinn 9. desember 2011 mældi Swift gervitunglið einn slíkan ofurlangan gammablossa sem hlaut nafnið GRB 111209A. Hann var bæði einn lengsti og bjartasti gammablossi sem mælst hefur.

Þegar glæður blossans dofnuðu var bæði GROND mælitækinu á 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum í La Silla og X-shooter mælitækinu á Very Large Telescope (VLT) í Paranal beint að hamförunum. Athuganir sýndu augljós merki um sprengistjörnu sem nefnd var SN 2011kl. Var þetta í fyrsta sinn sem sprengistjarna fannst sem hægt var að tengja við ofurlangan gammablossa [2].

„Gammablossar fylgja aðeins einum af hverjum 10.000-100.000 sprengistjörnum, svo stjarnan sem sprakk hlýtur að hafa verið einstök á einhvern hátt,“ segir Jochen Greiner við Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik í Garching í Þýskalandi, aðalhöfundur greinarinnar sem fjallar um rannsóknina. „Stjörnufræðingar töldu að gammablossar af þessu tagi stöfuðu af endalokum mjög stórra stjarna — um það bil 50 sinnum efnismeiri en sólin okkar — og mörkuðu myndun svarthols. Nýju mælingar okkar á sprengistjörnunni SN 2011kl, sem fannst í kjölfar gammablossans GRB 111209A, breyta hins vegar þessum hugmyndum okkar um ofurlanga gammablossa.“

Samkvæmt viðteknu hugmyndinni um kjarnahrun massamikillar stjörnu, mætti rekja vikulanga hrinu af sýnilegu/innrauðu ljósi frá sprengistjörnunni til hrörnunar geislavirku samsætunnar nikkel-56 sem myndast í sprengingunni [3]. Í tilviki GRB 111209A sýndu mælingar GROND og VLT ótvírætt og í fyrsta sinn að svo gat ekki verið [4]. Aðrar hugmyndir voru líka útilokaðar [5].

Eina skýringin sem kom heim og saman við mælingarnar var að sprengingin væri knúin áfram af segulstjörnu — lítilli nifteindastjörnu sem snerist mörg hundruð sinnum á sekúndu og byggi yfir miklu sterkara segulsviði en hefðbundnar nifteindastjörnur, sem einnig eru kallaðar tifstjörnur [6]. Segulstjörnur eru taldar segulmögnuðustu fyrirbæri alheimsins. Þetta er í fyrsta sinn sem sýnt hefur verið fram á ótvíræð tengsl milli sprengistjörnu og segulstjörnu.

„Niðurstöðurnar gefa góðar sannanir fyrir óvæntum tengslum gammablossa, mjög bjartra sprengistjarna og segulstjarna. Í nokkur ár hafa menn talið að tengls væru þarna á milli, en aðeins á kennilegum grundvelli, svo það er tvímælalaust mjög spennandi að ná að tengja þetta allt saman,“ segir Paolo Mazzali, meðhöfundur greinarinnar.

„SN 2011kl/GRB 111209A krefst þess að við skoðum aðra möguleika en kjarnahrun. Rannsóknin færir okkur mun nær nýrri og skýrari mynd af eðli gammablossa,“ segir Jochen Greinar að lokum.

Skýringar

[1] Venjulegir langir gammablossar standa yfir í 2 til 2000 sekúndur. Í dag er vitað um fjóra gammablossa sem vörðu í 10.000 til 25.000 sekúndur og eru þeir kallaðir ofurlangir gammablossar. Einnig er til annar flokkur stuttra gammablossa sem taldir eru myndast við annað ferli.

[2] Árið 1998 sýndu mælingar með sjónaukum ESO á sprengistjörnunni SN 1998bw fram á tengsl milli sprengistjarna og (venjulegra) langra gammablossa. Þessi tengsl voru staðfest árið 2003 með mælingum á GRB 030329.

[3] Talið er að gammablossinn sjálfur sé knúinn áfram með afstæðilegum strókum sem myndast þegar efni stjörnunnar fellur inn í þétt fyrirbæri í miðjunni í gegnum heita og þétta aðsópsskífu.

[4] Magn nikkel-56 samsætunnar í sprengistjörnunni, sem mælt var með GROND, reyndist of hátt til að passa við sterku útfjólubláu útgeislunina sem mældist með X-shooter.

[5] Til að útskýra ofurbjartar sprengistjörnur voru meðal annars lagðar fram hugmyndir um víxlverkun höggbylgna á efnið í kringum stjörnuna — sem stjarnan hafði varpað frá sér áður en hún sprakk — eða endalok blárra ofurrisastjarna. Mælingar á SN 2011kl útloka báða þessa möguleika.

[6] Tifstjörnur eru algengasti flokkur mældra nifteindastjarna en segulstjörnur eru taldar búa yfir segulsviði sem er 100 til 1000 sinnum sterkara en í dæmigerðum tifstjörnum.

Frekari upplýsingar

Skýrt var frá rannsókninni í greininni „A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst”, eftir J. Greiner o.fl., sem birtist í tímaritinu Nature hinn 9. júlí 2015.

Í rannsóknarteyminu eru 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, Czech Republic), 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 fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1527.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1527is
Nafn:Neutron star
Tegund:Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Gamma Ray Burst
Facility:MPG/ESO 2.2-metre telescope, Very Large Telescope
Instruments:GROND, X-shooter
Science data:2015Natur.523..189G

Myndir

Artist’s impression of a gamma-ray burst and supernova powered by a magnetar
Artist’s impression of a gamma-ray burst and supernova powered by a magnetar
texti aðeins á ensku

Sjá einnig