Mysteriet kring gammablixtarna klarnar

Astronomerna har känt till de så kallade gammablixtarnas existens sedan 60-talet. Det är blixtar av gammastrålning som är så korta – millisekunder till hundratalet sekunder – att astronomerna inte haft instrument snabba nog att hinna rikta in sig när man sett en blixt. Det har gjort att man inte kunnat veta exakt varifrån blixtarna kommer och alltså inte heller vad som orsakar dem.

Nu har astronomerna ett instrument som är snabbt nog – den synnerligen passande döpta satelliten Swift, som är ett samarbete mellan NASA, den italienska rymdadministrationen och Forskningsrådet för partikelfysik och astronomi i Storbritannien.

Resultaten har heller inte låtit vänta på sig, med bland annat flera resultat som publicerats i den prestigefyllda tidskriften Nature, där bland annat en Lundaastronom funnits med bland författarna.

Big Bang i miniatyr

Vad man tidigt kunde konstatera var att gammablixtarna förekom över hela himlen. Det betydde att källorna endera låg relativt sett mycket nära och hörde till solsystemet, eller att de låg mycket långt borta i andra galaxer. Hade de hört till Vintergatan men inte solsystemet så borde astronomerna sett blixtar företrädesvis i det plan där den absoluta majoriteten av Vintergatans stjärnor är samlade.

Under 90-talet insåg man att gammablixtarna uppträdde i två olika former, långa (>2 sekunder) och korta (<2 sekunder). I slutet av 90-talet kunde så astronomerna bland annat med hjälp av den italiensk-holländska satelliten BeppoSAX slutligen konstatera att gammablixtarna kom från andra galaxer.

Eftersom gammablixtarna är så intensiva trots sina stora avstånd så betyder det att de är oerhört energirika. Explosionerna är faktiskt så ofantligt energirika att de för de sekunder de lyser kan de producera lika mycket energi som hela resten av universum.

Inte massiva stjärnor

Det stora mysteriet som återstod var vilken typ av himlakropp som producerade dessa enorma explosioner.

– Vi har varit ganska säkra på att de långa blixtarna kommer från supernovor, explosioner av massiva stjärnor, säger Melvyn B. Davies, professor i astronomi vid Lunds universitet. Men de korta har varit svårare att komma åt, just på grund av att de är så korta. Därför har Swift varit till en så ovärderlig hjälp. Med hjälp av den har vi kunnat lokalisera även dessa korta gammablixtar.

Melvyn B. Davies har publicerat flera artiklar i bland annat Nature om just de korta gammablixtarna.

– Den senaste korta gammalblixten vi studerade härrörde från en elliptisk galax. Detta ger oss en viktig pusselbit, eftersom elliptiska galaxer bara innehåller gamla stjärnor. Den typ av supernovor som ger upphov till gammablixtar är alltid associerade med massiva, och därför unga, stjärnor. Därför kan inte de korta gammablixtar vi sett härröra från explosioner av massiva stjärnor. Just att vi visade att källan till gammablixten inte kunde vara en ung stjärna var en stor poäng, säger Melvyn B. Davies.

Gravitationsvågor

Det astronomerna nu tror är att de korta gammablixtarna är resultatet av en kataklysmisk sammanslagning av två neutronstjärnor eller en neutronstjärna och ett svart hål.

Både neutronstjärnor och svarta hål uppstår när massiva stjärnor gjort slut på sitt bränsleförråd. I det förra fallet kollapsar då stjärnan till ett klot med kanske tio kilometers diameter, men med en massa kanske dubbelt så stor som solens. Gravitationen packar ihop materien så oerhört att atomernas elektroner tvingas in i protonerna och hela stjärnan blir en enda stor neutronklump, därav namnet.

Är stjärnan ännu massivare förmår inte ens neutronerna hindra kollapsen utan stjärnan kollapsar till en punkt, och i princip det enda som blir kvar av stjärnan är dess ofantliga massa.

Nu kan man kanske tycka att kollisioner mellan så extrema kroppar borde vara ofantligt ovanliga, men så är det faktiskt inte. Det beror på att de flesta stjärnorna lever i par. När ett par av tillräckligt massiva stjärnor levt sina snabba spektakulära liv så kommer det med nödvändighet att ganska ofta bli ett par neutronstjärnor eller en neutronstjärna och ett svart hål kvar.

Fysiken lagar säger då att dessa två långsamt kommer att närma sig varandra eftersom de förlorar banenergi genom att sända ut gravitationsvågor.

– Till slut är de bara några hundra kilometer ifrån varandra och snurrar runt varandra tusen gånger per sekund.

Då kommer katastrofen. Det är åtminstone vad Melvyn och hans kollegor tror.

– Huruvida en neutronstjärna som håller på att slukas av ett svart hål mer eller mindre omgående äts upp eller om den mer gradvis blir av med sin massa kan vi inte säga. Men man ska vara medveten om att även ett långsamt förlopp i det här perspektivet tar kanske ett par sekunder, säger han och ler.

Säkert har varken Swift eller Melvyn B. Davies sagt sista ordet när det gäller gammablixtarna, så vi får nog tillfälle att återkomma till dem.