Pressmeddelande

Ljusning för mörka gammablixtar

16 december 2010

Gammablixtar är bland universums mest energirika händelser, men trots detta är en del av dem märkligt ljussvaga i synligt ljus. Den hitintills största studien av dessa så kallade mörka gammablixtar har nu gjorts med instrumentet GROND på 2,2-meter MPG/ESO-teleskopet vid La Silla i Chile. Studien visar att de egendomliga jätteexplosionerna trots allt kan förklaras utan exotiska inslag. Ljussvagheten hos blixtarna kan tillskrivas en kombination av orsaker, varav den viktigaste är förekomsten av stoft och damm mellan jorden och explosionen.

Gammablixtar (GRB) är kortvariga händelser som varar från mindre än en sekund till ett flertal minuter och kan upptäckas av rymdteleskop som klarar av att detektera strålning med hög energi såsom den blixtarna skickar ut. För tretton år sedan upptäckte dock astronomer att de våldsamma utbrotten även skickade ut mindre energirik strålning under en längre tid, flera veckor eller till och med år efter explosionen. Astronomer kallar detta för gammablixtens efterglöd.

Trots att samtliga gammablixtar [1] har en efterglöd som syns i röntgenstrålning, lyste bara hälften av dem i synligt ljus. Resten var oförklarligt mörka. En del astronomer misstänkte att den mörka efterglöden kom från en helt annan typ av gammablixt, andra trodde att det berodde på att de befann sig extremt långt bort. Tidigare studier hade också pekat på att skymmande stoft mellan blixten och oss kunde förklara ljussvagheten.

Jochen Greiner från Max-Planck-institutet för utomjordisk fysik i Garching utanför München i Tyskland är huvudförfattare till studien:
- Att studera efterglöd är avgörande för att förstå hur de objekt som blir gammablixtar är beskaffade, och vad de avslöjar för oss om hur stjärnor bildades i det tidiga universum, säger han.

NASA sköt upp satelliten Swift i slutet av 2004. Från sin omloppsbana ovan jordens atmosfär kan den upptäcka gammablixtar och omedelbart meddela deras lägen på himlen till andra observatorier som sedan kan observera efterglöden. I den nya studien kombinerade astronomerna mätningar från Swift med observationer som gjorts med GROND [2] — ett instrument som är specialgjort för att göra uppföljningsobservationer av gammablixtar och som sitter på 2,2-meter MPG/ESO-teleskopet vid La Silla i Chile. Genom att göra detta lyckades forskarna slutgiltigt lösa gåtan med de gammablixtar som saknar synlig efterglöd.

Det som gör GROND så bra på att studera gammablixtars efterglöd är dess mycket korta reaktionstid. I sitt snabbsvarsläge (Rapid Response Mode) kan instrumentet observera en blixt bara minuter efter att ha fått ett larm från Swift. Dessutom kan GROND observera samtidigt genom sju olika filter som täcker både synligt och kortvågigt infrarött ljus.

Genom att kombinera bilderna tagna med GROND i dessa sju filter med Swiftobservationerna kunde astronomerna bestämma noggrant hur mycket ljus som strålade ut från efterglöden vid våglängder ända från högenergetisk röntgenstrålning till kortvågigt infrarött. Denna information använde astronomerna för att direkt mäta upp hur mycket skymmande stoft som ljuset passerade genom på sin väg mot jorden. Tidigare hade astronomerna bara grova uppskattningar av stoftmängden att gå på [3].

För att uppskatta avståndet till de gammablixtar som ingick i studien använde forskarlaget mätningar från flera källor. Utöver GROND-mätningarna tillkom observationer från andra stora teleskop, däribland ESO:s jätteteleskop VLT. De fann att de flesta blixtar förmörkas till mellan 60 och 80 procent av sin fulla ljusstyrka på grund av skymmande stoft. Denna effekt var dessutom större för de mest avlägsna blixtarna, där bara mellan 30 och 50 procent av den ursprungliga ljusstyrkan nådde teleskopen [4]. Astronomerna drar slutsatsen att de flesta mörka gammablixtar inte syns för att deras synliga ljus helt enkelt blivit utsläckt av stoft på vägen till oss.

- Jämfört med många instrument som sitter på större teleskop så är GROND både billigt och relativt enkelt. Trots detta har det kunnat slutgiltigt lösa gåtan med de mörka gammablixtarna, säger Jochen Greiner.

Noter

[1] De gammablixtar som strålar under längre än 2 sekunder betecknas som långa blixtar medan de med kortare varaktighet betecknas korta blixtar. Bakom de långa gammablixtarna, som de som ingått i den här studien, ligger tunga, unga stjärnor som smäller som supernovor i galaxer där det bildas nya stjärnor. Vad som ligger bakom de korta gammablixtarna är ännu inte helt utrett, men de tros ha sitt ursprung från sammanslagningen av neutronstjärnor eller svarta hål.

[2] GROND (Gamma-Ray Optical and Near-infrared Detector, eller detektorn för gammastrålningskällor i synligt och när-infrarött ljus) designades och byggdes på Max-Planckinstitutet för utomjordisk fysik i samarbete med Tautenberg-observatoriet. Det har varit i drift sedan augusti 2007.

[3] Andra studier om de mörka gammablixtar har publicerats. Tidigare i år använde astronomer Subaru-teleskopet för att observera en enskild gammablixt, och utifrån denna lanserade de en hypotes att de mörka gammablixtarna var en egen typ av blixt. Denna undertyp skulle i så fall bildas genom en annan mekanism än de flesta av blixtarna, som till exempel en sammanslagning av en dubbelstjärna. I en annan studie som publicerades förra året använde astronomer Keck-teleskopet för att studera värdgalaxerna för 14 mörka gammablixtar. Eftersom de uppmätte låga rödförskjutningar för samtliga värdgalaxer drog de slutsatsen att stoft var den troligaste förklaringen till de mörka gammablixtarna.  I den aktuella studien studerade astronomerna så många som 39 blixtar, varav nästan 20 mörka sådana. Studien är den enda som gjorts utan att några antaganden har gjorts innan och där stoftmängden har kunnat uppmätas direkt.

[4] Ljuset från mycket avlägsna gammablixtars efterglöd är rödförskjutet på grund av universums utvidgning. Det betyder att ljuset var blåare när det lämnade sin källa än när vi detekterar det på jorden. Eftersom ljusminskningen från det skymmande stoftet är större för blått ljus än för rött ljus så är den totala förmörkningseffekten av stoftet större ju mer avlägsen gammablixten är. Det är därför GROND:s förmåga att observera i kortvågigt infrarött ljus är så viktigt.

Mer information

Den här forskningen presenteras i en artikel som publiceras i tidskriften Astronomy & Astrophysics den 16 december 2010.

Forskarlaget består av J. Greiner (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, MPE, Tyskland), T. Krühler (MPE, Universe Cluster, Technische Universität München, Tyskland), S. Klose (Thüringer Landessternwarte, Tyskland), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), R. Filgas (MPE), D.H. Hartmann (Clemson University, USA), A. Küpcü Yoldaş¸ (University of Cambridge, Storbritannien), M. Nardini (MPE), F. Olivares E. (MPE), A. Rau (MPE), A. Rossi (Thüringer Landessternwarte, Tyskland), P. Schady (MPE), and A. Updike (Clemson University, USA)

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln i A&A
• GRONDs hemsida
• Foton av La Silla

Kontakter

Jochen Greiner
Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3847
E-post: jcg@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1049 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.