Uniavisen
Københavns Universitet
Uafhængig af ledelsen

Videnskab

KU-forskere bidrager til stor astronomisk opdagelse om neutronstjerner

Astrofysik — Ved at sammenkoble målinger af tyngdebølger og observationer af lys har forskerne opdaget og beskrevet et sammenstød mellem to neutronstjerner. En analyse af lys fra eksplosionen - en såkaldt kilonova - viser dannelsen af tunge grundstoffer, hvilket løser en gammel gåde.

Det er ikke mere end to år siden, at forskere for første gang observerede tyngdebølger – altså krusninger i rumtiden. Det skete på måleanlægget LIGO i USA, og opdagelsen kastede en Nobelpris i fysik af sig dette efterår.

Nu har danske forskere været med til at tage et næste skridt, fremgår det af en serie pressemeddelelser fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

De har for første gang brugt en kombination af målinger af tyngdebølger og observationer af elektromagnetisk stråling med teleskoper til at beskrive et sammenstød mellem to neutronstjerner, der smeltede sammen og skabte en kilonova, en gigantisk eksplosion, som også udsender en smal kegle af intens gammastråling i to retninger, et gammaglimt.

Det er et fund, som forskere fra KU’s Dark Cosmology Centre, DARK, havde håbet at være med til at gøre.

»Det er lige præcis, hvad vi ønskede at gøre, men vi havde ikke forventet, at det ville lykkes så hurtigt. Vi troede, at vi skulle vente adskillige år endnu. Det hele gik op i en højere enhed,« siger professor Jens Hjorth, der leder DARK, ifølge instituttets pressemeddelelse.

En radioaktiv ildkugle

At det var et velforberedt forskermiljø, der fandt frem til neutronstjernekollisionen, fremgår også af, at Jens Hjorth i 2016 sagde til Videnskab.dk, at han netop håbede at kunne observere et gammaglimt efter en tyngdebølge.

Opdagelsen af kilonovaen skete, efter at tyngdebølgedetektorerne Virgo (i Italien) og ovennævnte LIGO den 17. august 2017 registrerede små udsving i rumtiden. Kort efter ramte det forudsagte gammaglimt af elektromagnetisk stråling rumteleskoperne Fermi og Integral.

Ved at sammenkæde målingerne fra de forskellige instrumenter kunne astronomer rundt om på kloden give sig til at søge i et afgrænset område af universet efter ophavet til tyngdebølgerne og strålingen.

Det tog 11 timer. Så fandt et forskerhold med blandt andet KU-professor Enrico Ramirez-Ruiz en lysende plet i rummet, en radioaktiv ildkugle, der udvidede sig med en femtedel af lysets hastighed.

Ved sammensmeltningen af de to neutronstjerner blev materiale svarende til mellem tre og fem procent af Solens masse blev slynget ud i rummet.

Efter halvandet døgn var kuglens radius otte milliarder kilometer.

Før kunne astronomerne se, nu kan de både se og høre

Ifølge ph.d.-studerende Jonatan Selsing, KU, betyder brugen af tyngdebølgeobservationer, at astronomerne har fået en ekstra sans:

»Forestil dig, at du er ude at gå en tur i skoven. Du hører noget pusle i skovbunden, og så ved du omtrent, hvor du skal kigge efter et dyr. Med lidt held får du øje på det. Sådan er det nu blevet i astronomien , fordi vi med tyngdebølgedetektorerne kan ‘lytte’ til universet og finde ud af, hvor vi skal kigge nærmere efter.«

Løser gåde om de tunge grundstoffer

En neutronstjerne er det, der bliver tilbage, når en død kæmpestjerne er eksploderet i en supernova; en lille, varm, tung kerne på blot 20 kilometer i diameter af hårdt sammenpressede neutroner – en tændstikæskefuld neutronstjerne vejer tre milliarder tons, svarerende til en terningeformet klump af jordkloden, der er 800 meter på hver led.

Neutronstjerne-sammenstødet har allerede kastet en række videnskabelige artikler af sig om nye opdagelser.

Blandt andet viser studier af strålingen fra kilonovaen, at der i det varme stof blev dannet en række tunge grundstoffer. En del af neutronerne fra de to stjerner er i processen henfaldet til protoner og elektroner, der har samlet sig i nye atomer, herunder tunge stoffer som cæsium og tellurium. Det kan ses i det spektrum af lys, som kilonovaen udsendte, viser analyser, som ph.d.-studerende Jonatan Selsing har bidraget til.

Han fortæller, at han hver morgen efter opdagelsen af kilonovaen modtog data fra observatorier i Chile og analyserede dem med software, han selv har udviklet.

»Jeg var heldig at kunne det rigtige på det rigtige tidspunkt,« siger han.

Dannelsen af tunge grundstoffer er en gammel videnskabelig gåde, for ved Big Bang skabtes kun brint, helium og lithium. Derudover ved man, at lettere grundstoffer – op til jern – bliver dannet ved fusionsprocesser i stjernernes indre.

Astrofysikere har fremført den teori, at de tungeste grundstoffer bliver til i sammenstødet mellem neutronstjerner, og den nye opdagelse af stjernesammenstødet ser ud til at understøtte den idé.

Forskerne på Niels Bohr Institutet vil arbejde videre med at analysere deres data og muligvis kunne identificere flere grundstoffer, der blev dannet i eksplosionen.

(Artiklen har fået enkelte tilføjelser 17/10).

 

# Skriv kommentar
Share

Join the discussion

Seneste