Gamma-ray bursts er blandt de mest magtfulde begivenheder i universet, antændt, når stjerner dør i massive eksplosioner, eller når de smelter sammen i… massive explosions.
Når disse voldelige kosmiske eksplosioner forekommer, fungerer de som kosmiske fyrtårne og frigiver stråler af noget af det lyseste lys i universet sammen med en oversvømmelse af neutrinoer, disse uklare, spøgelseslignende partikler, der glider gennem universet næsten helt uopdaget.
Det er tydeligt, at du ikke ønsker at blive udsat for en af disse dødbringende, DNA-stegende energiudbrud. Men fysikere plejede at tro, at gammastråle-bursts kun var farlige, hvis du var i den smalle sti til en af jetflyene, der kom fra eksplosionen. Desværre antyder en ny undersøgelse opdateret på arXiv-databasen 29. november (men endnu ikke peer-review), at disse udbrud er dårlige nyheder rundt omkring og muligvis sender dødbringende stråler i en langt større vinkel end tidligere antaget.
Kosmiske gamma-ray fabrikker
I løbet af årtierne har astronomer identificeret to slags himmelsk gammastråle-bursts (kaldet GRB'er for kort): lange, der varer mere end 2 sekunder (op til flere minutter), og korte, der varer under 2 sekunder. Vi er ikke helt sikre på, hvad der forårsager GRB'er ud i rummet, men det menes, at de lange produceres, når de største stjerner i vores univers dør af i supernovaeksplosioner og efterlader neutronstjerner eller sorte huller. En kataklysmisk død som sådan frigiver blændende enorme mængder energi i en relativ flash, og voila! Gamma-ray brister.
På den anden side menes de korte GRB'er at stamme fra en helt anden mekanisme: fusionen mellem to neutronstjerner. Disse begivenheder er ikke næsten lige så magtfulde som deres supernova-kusiner, men de skaber nok ødelæggelse lokalt til at producere en flash af gammastråler.
Inde i en jetmotor
Stadig, når neutronstjerner kolliderer, er det en grim ting. Hver neutronstjerne vejer flere gange massen af Jordens sol, men denne masse komprimeres til en sfære, der ikke er bredere end en typisk by. I øjeblikket, hvor det er påvirket mellem to sådanne genstande, kredser de vild med hinanden med en sund brøkdel af lysets hastighed.
Dernæst smelter neutronstjernerne sammen for at danne enten en større neutronstjerne eller, hvis forholdene er rigtige, et sort hul, hvilket efterlader et spor med ødelæggelse og snavs fra den foregående katastrofe. Denne ring af materie kollapser på liget af den tidligere neutronstjerne og danner det, der er kendt som en akkretionsskive. I tilfældet med et nydannet sort hul fodrer denne disk monsteret i hjertet af vrakbunken med en hastighed på op til et par solskin med gas pr. Sekund.
Med al den energi og det materiale, der hvirvler rundt og hælder ind i midten af systemet, opvikler en kompliceret (og dårligt forstået) dans af elektriske og magnetiske kræfter materiale og lancerer jetfly af den materie op og væk fra kernen, langs spinaksen af det centrale objekt og ind i det omgivende system. Hvis disse jetfly bryder igennem, vises de som kæmpe, korte lyskaster, der løber væk fra kollisionen. Og når disse lygter tilfældigvis peger på Jorden, får vi en puls af gammastråler.
Men disse jetfly er relativt smalle, og så længe du ikke ser GRB head-on, burde det ikke være så farligt, ikke? Ikke så hurtigt.
Neutrino fabrik
Det viser sig, at jetfly dannes og bevæger sig væk fra stedet for neutronstjernens fusion på en rodet, kompliceret måde. Gasskyer vrider sig og floker op på hinanden, og strømmene og materialestrømme væk fra det centrale sorte hul kommer ikke i en pæn og ordnet linje.
Resultatet er fuldstændig, destruktiv kaos.
I den nye undersøgelse undersøgte et par astrofysikere detaljerne i disse systemer efter kollisionshændelsen. Forskerne fulgte nøje opmærksomheden med opførslen af massive gasskyer, da de snubler over sig selv i frimærket drevet af flugtstrålerne.
Nogle gange kolliderer disse gasskyer med hinanden og danner chokbølger, der kan accelerere og drive deres egne strålesæt og højenergipartikler, kendt som kosmiske stråler. Disse stråler, der består af protoner og andre tunge kerner, får nok energi til at accelerere til næsten lysets hastighed, så de midlertidigt kan smelte sammen for at producere eksotiske og sjældne kombinationer af partikler, som pioner.
Pionerne forfalder derefter hurtigt til brusere af neutrinoer, små partikler, der oversvømmer universet, men næppe nogensinde interagerer med anden stof. Og fordi disse neutrinoer er produceret uden for den smalle region af jetstrålen, der sprænger væk fra selve GRB, kan de ses, selv når vi ikke får den fulde eksplosion af gammastråler.
Neutrinoerne i sig selv er et tegn på, at voldelige, dødbringende atomreaktioner sker længere væk fra centrum af jetflyene. Vi ved endnu ikke nøjagtigt, hvor langt farezonen strækker sig, men bedre sikker end undskyld.
Så i resuméet: Gå bare ikke nogen steder i nærheden af kolliderende neutronstjerner.
Paul M. Sutter er en astrofysiker hosOhio State University, vært forSpørg en Spaceman ogSpace Radio, og forfatter afDit sted i universet.
