Gigantisk strålingsutbrudd i verdensrommet fanget opp av UiB-instrument

Vanligvis vil instrumenter gå i metning innledningsvis i møtet med en slik enorm stråling, da denne rett og slett blir for intens. Men ASIM viste seg å bli historisk – for første gang har et instrument klart å fange opp helt avgjørende detaljer i det første møtet med et slikt strålingsglimt fra en magnetar.

De banebrytende forskningsfunnene blir 22. desember presentert det prestisjetunge tidsskriftet Nature.

Sjeldent fenomen

- Målinger av strålingsutbrudd fra magnetarer er ekstremt sjeldne, kan Alberto J. Castro-Tirado (Institute of Astrophysics of Andalucía, CSIC, Spania) forklare. Han utdyper:

- Utbruddet den 15 april var første gang vi observerte stråling fra en magnetar siden 2004. I løpet av et sjettedels sekund, frigjorde utbruddet en energi som kan sammenlignes med hva vår egen sol stråler ut i løpet av 100.000 år.

I en banebrytende artikkel [Castro-Tirado, Østgaard, Göğüş et al., 2021] som nettopp er blitt publisert i siste utgave av Nature, kan forfatterne - inkludert 8 forskere fra Birkelandsenteret for romforskning (BCSS) ved Universitetet i Bergen - for første gang vise frem hvordan strålingsintensiteten varierer i de første millisekundene av utbruddet.

Følsom elektronikk muliggjorde målingene

Det å studere detaljer rundt strålingens innledende fase har ikke vært mulig tidligere, fordi instrumentene som har observert slik stråling alltid har gått i metning. Strålingen har rett og slett vært for intens. Men altså ikke for ASIM. Ifølge Kjetil Ullaland (BCSS) skyldes de oppsiktsvekkende målingene ASIM-instruments høye oppløsning og følsomme elektronikk.

- En rekke artikler om strålingsutbruddet fra 15 april 2020 er allerede blitt publisert, basert på data fra instrumenter som Fermi Gamma-ray Space Telescope, Konus WIND, og Swift Gamma-Ray Burst Mission» forteller andreforfatter og senterleder for BCSS, Nikolai Østgaard.

- Men mens alle disse andre instrumentene gikk i metning de første millisekundene av utbruddet, er ASIM det eneste instrumentet som detekterte gammastråler i hele energiområdet i den innledende fasen av utbruddet uten å gå i metning.

Og det plasserer ASIM i en unik posisjon til å avdekke noen av hemmelighetene som omgir fenomenet magnetar.

- Takket være ASIMs følsomme elektronikk, har vi klart å avdekke fire ulike faser i strålingsintensiteten i løpet av energiglimtet, kan Martino Marisaldi (BCSS) fortelle.

- Slike plutselige variasjoner i strålingen på en slik kort tidsskala er avgjørende bidrag til å forstå det puslespillet som en magnetar er for oss.

FAKTA

Om magnetarer og nøytronstjerner

Det som gjør at en stjerne våkner til liv er fusjonsprosesser i det indre av stjernen, hvor hydrogen omdannes til helium. Etter noen millioner eller milliarder år (avhengig av stjernemassen) vil en stjerne gå tom for drivstoff. Massive stjerner (mellom 10 og 25 solmasser) vil eksplodere som en supernova, og det som vil bli igjen er en kompakt rest med ekstreme forhold når det kommer til trykk og tetthet, sånn at protoner og elektroner vil kunne gå sammen og bli til nøytroner. Derav navnet nøytronstjerne.

På en typisk nøytronstjerne vil tettheten være så høy at hvis vi hadde en skje med nøytronstjernematerie her på jorden ville den veid like mye som Mount Everest. Nøytronstjerner roterer flere hundre ganger per sekund (til sammenligning tar det 24 timer for jorden å rotere en gang), og de har veldig sterke magnetfelt.

Mens jordens magnetfelt er mellom 0.25 og 0.65 Gauss, og solens magnetfelt i snitt befinner seg rundt 1 Gauss, vil det typiske magnetfeltet på en nøytronstjerne befinne seg et sted mellom 10 millioner til 1 milliard Gauss.

En magnetar er en sjelden type nøytronstjerne hvor magnetfeltet er 1000 ganger enn for en vanlig nøytronstjerne. Det fører til at en magnetar vil kunne sende ut store mengder stråling i form av røntgen og gammastråling.

I vår egen galakse Melkeveien finnes det noen få tusen nøytronstjerner. Av disse antar man at kun ca 30 er magnetarer.

Nature-artikkelen er tilgjengelig på URL: https://www.nature.com/articles/s41586-021-04101-1