M15 har et dobbelt neutronstjernesystem, der til sidst vil fusionere voldsomt. Billedkredit: NOAO Klik for større billede
Gamma-ray bursts er de mest kraftfulde eksplosioner i universet og udsender enorme mængder højenergistråling. I årtier var deres oprindelse et mysterium. Forskere mener nu, at de forstår de processer, der producerer gammastråler. En ny undersøgelse af Jonathan Grindlay fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og hans kolleger, Simon Portegies Zwart (Astronomical Institute, Holland) og Stephen McMillan (Drexel University), antyder imidlertid en tidligere overset kilde for noget gamma- stråle bursts: stjernemøder inden for kugleformede klynger.
”Så meget som en tredjedel af alle korte gamma-ray bursts, som vi observerer, kan komme fra fusion af neutronstjerner i kugleformede klynger,” sagde Grindlay.
Gamma-ray bursts (GRBs) findes i to forskellige "smag." Nogle varer op til et minut eller endda længere. Astronomer mener, at de lange GRB'er genereres, når en massiv stjerne eksploderer i en hypernova. Andre bursts varer kun en brøkdel af et sekund. Astronomer teoretiserer, at korte GRB'er stammer fra kollisionen mellem to neutronstjerner eller en neutronstjerne og et sort hul.
De fleste dobbeltneutronstjernesystemer er resultatet af udviklingen af to massive stjerner, der allerede kredser om hinanden. Den naturlige aldringsproces vil få begge til at blive neutronstjerner (hvis de starter med en given masse), som derefter spiral sammen over millioner eller milliarder af år, indtil de smelter sammen og frigiver et gammastråle-burst.
Grindlays forskning peger på en anden potentiel kilde til korte GRB'er - kugleformede klynger. Kugleformede klynger indeholder nogle af de ældste stjerner i universet, der kun er par lysår i et trangt rum. Sådanne stramme kvarterer provokerer mange nære stjernemøder, hvoraf nogle fører til stjerneskift. Hvis en neutronstjerne med en stjernekammerat (som f.eks. En hvid dværg eller stjerne i hovedsekvensen) udveksler sin partner med en anden neutronstjerne, vil det resulterende par neutronstjerner i sidste ende spiral sammen og kollidere eksplosivt og skabe en gammastråle.
”Vi ser disse forstadiersystemer, der indeholder en neutronstjerne i form af et millisekund pulsar overalt i kugleformede klynger,” sagde Grindlay. ”Plus, kugleformede klynger er så tæt pakket, at du har en masse interaktioner. Det er en naturlig måde at fremstille dobbelt neutron-stjernesystemer på. ”
Astronomerne udførte ca. 3 millioner computersimuleringer for at beregne den hyppighed, hvormed dobbelt neutronstjernesystemer kan dannes i kugleformede klynger. Ved at vide, hvor mange der er dannet gennem galaksehistorien, og cirka hvor lang tid det tager for et system at smelte sammen, bestemte de derefter hyppigheden af korte gammastråle-bursts, der forventes fra kugleformede klyngebinarier. De estimerer, at mellem 10 og 30 procent af alle korte gamma-ray bursts, som vi observerer, kan være resultatet af sådanne systemer.
Dette skøn tager højde for en mærkelig tendens, der er afsløret af nylige GRB-observationer. Fusioner og dermed bursts fra såkaldte “disk” neutronstjernebinarier - systemer skabt af to massive stjerner, der dannede sig sammen og døde sammen - skønnes at forekomme 100 gange oftere end bursts fra kugleformede klyngebinarier. Ikke desto mindre har den håndfulde korte GRB'er, der er præcist placeret, en tendens til at komme fra galaktiske glorier og meget gamle stjerner, som forventet for kugleformede klynger.
"Der er et stort bogholderiproblem her," sagde Grindlay.
For at forklare uoverensstemmelsen antyder Grindlay, at bursts fra diskbinarier sandsynligvis vil være sværere at få øje på, fordi de har en tendens til at udsende stråling i smalere sprængninger, der er synlige fra færre retninger. Smalere "stråling" kan være resultatet af kolliderende stjerner, hvis spins er på linje med deres bane, som forventet for binære grupper, der har været sammen fra deres fødselsøjeblik. Nyligt tilsluttede stjerner med deres tilfældige orientering udsender muligvis bredere bursts, når de smelter sammen.
"Flere korte GRB'er kommer sandsynligvis fra disksystemer - vi ser bare ikke dem alle," forklarede Grindlay.
Kun cirka et halvt dusin korte GRB'er er for nylig blevet lokaliseret af gammastrålesatellitter, hvilket gør grundige undersøgelser vanskelige. Efterhånden som der er samlet flere eksempler, bør kilderne til korte GRB'er forstås meget bedre.
Avisen, der annoncerede denne konstatering, blev offentliggjort i den 29. januar-onlineudgave af Nature Physics. Det er tilgængeligt online på http://www.nature.com/nphys/index.html og i fortrykt form på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0512654.
Hovedkvarter i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) er et fælles samarbejde mellem Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, der er organiseret i seks forskningsafdelinger, studerer universets oprindelse, udvikling og ultimative skæbne.
Original kilde: CfA News Release
