Gammastrålningsutbrott

Gammastrålningsutbrott står för de till synes våldsammaste kända energiutbrotten i Universum. De är betydligt ovanligare än supernovor (förhållande ca 1:1000).

De är jämnt fördelade över himlen vilket visar att de inte kommer ifrån Vintergatan.

Fördelning av gammastrålningsutbrott (Courtesy BATSE and Jerry T. Bonnell & BATSE)
Fördelningen av gammastrålningsutbrotten är helt slumpmässig över himlavalvet vilket tyder på att de inträffar på kosmologiska avstånd (Courtesy BATSE and Jerry T. Bonnell & BATSE).

Eftersom de är så avlägsna men ändå apparent energirika så måste källorna vara otroligt energirika.

Signaturen hos gammastrålningsutbrotten är väldigt varierande med både korta (mindre än två sekunder) och långa utbrott (upp till två minuter) som dessutom skiljer sig mycket i signaturen.

Olika exempel på signaturer från gammastrålningsutbrott
Signaturen från gammastrålningsutbrott i varierande vilket tyder på att källorna till dem också varierar (Courtesy Sky & Telescope).

Orsaken till gammastrålningsutbrotten antas p g a deras skiftande signaturer vara två olika.

Orsaken till de korta utbrotten antas vara sammansmältandet av två neutronstjärnor, två svarta hål, eller ett svart hål och ett stort objekt som t ex en neutronstjärna.

En av orsakerna till de långa utbrotten är när en neutronstjärna överskrider Landau-Oppenheimer-Volkoff gränsen och kollapsar till ett svart hål genom en s k hypernova. Detta inträffar troligtvis ofta den närmsta tiden efter en supernova då en del av materia som har kastats ut faller tillbaka på neutronstjärnan i mitten och orsakar hypernovan när tillräckligt mycket materia har ansamlats för att överstiga Landau-Oppenheimer-Volkov-gränsen. Då skapas ett svart hål som har ännu bättre förmåga att kasta ut energi som ansamlats vid ekvatorn genom polerna än neutronstjärnan.

Utkastningskonen är troligtvis mycket smal, kanske bara en grad, vilket innebär att endast en på ungefär 10000 stycken hypernovor kan observeras som ett gammastrålningsutbrott här på Jorden. Om detta är fallet behöver inte gammastrålningsutbrott vara alls så extremt energirika som tidigare antagits.

Gammastrålningsutbrott från stjärna
Gammastrålningsutbrott från stjärnan GRB 080319B (Courtesy NASA, Fermi, Cruz DeWilde).

I detta scenario skulle under de två kolliderande neutronstjärnorna under en kort tid skapa en ansamlingsskiva som orsakar en jet med lorentzfaktor 1000. När den utkastade materien kolliderar med materia skapas gammastrålning. Denna teori av israelerna Nir Shaviv och Arnon Dar vid Israels tekniska institut föresätter att utbrottet sker i närheten av väsentliga mängder materia.

Enligt undersökningar av Alicia Soderberg vid Caltech så är det endast en procent av alla supernovor som åtföljs av ett gammastrålningsutbrott. Detta kan bero just på att denna strålning sänds ut i smala koner, som långt ifrån alltid är riktade mot Jorden, men även att rotationshastigheten hos stjärnan som kollapsar inte alltid är lika stor utan en större del av energin går ut genom jetarna när rotationshastigheten är stor än när den är mindre.

En tredje kan vara differentiell rotation hos neutronstjärnor som kan vara tillräckligt energirika för att förklara vissa utbrott.

Det finns även långa utbrott som är ca 30 minuter långa. En sådan observerades 2006-02-18 av satelliten Swift. Dessa är dock en undergrupp där effekten är ungefär lika mycket lägre som utbrottet är längre. Det innebär att den totala energin är ungefär lika stor. Det innebär att det mesta av ljuset utsöndras i röntgenstrålning och inte gammastrålning. Den exakta orsaken till dessa är ännu okänd.

 

Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida