Partikelfysik

Gammablixtar – universums mest kraftfulla explosioner

Elliot Hansson

Gammablixtar är de mest kraftfulla explosionerna i hela universum och kan frigöra mer energi än vår sol gör under hela dess 10 miljarder år livstid. Gammablixtar uppstår i samband med supernovor samt kollisioner mellan två neutronstjärnor, och tros också uppstå i samband med att två svarta hål kolliderar.

Bildkälla: DESY, Science Communication Lab

Kortfattat är en gammablixt en väldigt energirik stråle av gammastrålning som tros omvandlas från gravitation- och rotationsenergi. De är så pass kraftfulla att de skulle hota allt liv på Jorden om en gammablixt från vår galax träffade Jorden. Som tur är sker de väldigt sällan i vår galax, men vi detekterar däremot i snitt en gammablixt per dag. För att vi ska kunna detektera en gammablixt behöver de dock mer eller mindre skjutas rakt mot Jorden, och forskare uppskattar att cirka femhundra gammablixtar sker varje dag.

Medan vi har rätt så bra koll på var gammablixtar kommer från finns det inget större vetenskapligt konsensus kring hur dessa gammablixtar faktiskt uppstår: vad propagerar gammastrålningen utåt? För att svara på den frågan har forskare skapat olika emissionsmodeller, alltså modeller som beskriver de mekanismer som ger upphov till gammastrålningen. Det som däremot är klurigt med gammablixtar är att de uppstår så oerhört långt borta, och den mängd gammastrålningen som når oss är väldigt liten vilket gör det svårt att skilja på vilken strålning som kommer från gammablixten gentemot andra källor, som till exempel den kosmiska bakgrundsstrålningen. Detta har gett upphov till en annan sorts analysmetod; istället för att analysera de gammablixtar som observeras skapar man en simulation som är baserad på en emissionsmodell. Sedan jämförs de simulerade gammablixtarna med verklig data för att hitta den minsta skillnaden mellan emissionsmodellen och den verkliga datan.

Forskningsområdet är fortfarande relativt nytt, men något som man är överens om är att gammastrålningen propageras utåt genom en relativistisk jetstråle – partiklar och varm strålning som skjuts ut från källan nära ljusets hastighet. Detta var ett problem inom forskningsområdet som nämndes “The Compactness Problem”. Den väldigt energirika gammastrålningen vi observerade skulle ha genomgått en process som kallas för parproduktion, vilket innebär att en ljuspartikel producerar en elektron och en positron. Detta hade skapat en vägg av materia som hade gjort det omöjligt för gammablixten att nå oss på samma sätt som att du inte ser ljuset från lampan i rummet bredvid dig, men vi såg strålningen trots allt. Slutsatsen var att jetstrålen som propagerar gammastrålningen utåt måste färdas relativistiskt vilket hade gett upphov till att fotonerna får en högre energi när de når oss än de hade vid början av jetstrålen på grund av den relativistiska dopplereffekten.

Oddsen att en gammablixt inom vår galax träffar Jorden är som tur är ofantligt höga, så man behöver inte oroa sig!