Etter å ha gjennomgått det spektakulære, men kortvarige LBV-stadiet, blir stjernen en het Wolf-Rayet-stjerne. I løpet av et par hundre tusen år vil denne eksplodere som en uvanlig type supernova og kan forårsake den voldsomste av alle eksplosjoner - en hypernova og et gammaglimt. Bildet er av tåken M1-67 rundt stjernen WR124. Foto: Yves Grosdidier, Anthony Moffat, Gilles Joncas, Agnes Acker. Hubble Space Telescope/NASA.

• Femte akt: Etter bare 10 000 år har superstjernen blåst av seg sin kappe av hydrogenrik gass og avslørt den svært hete kjernen av helium, karbon og oksygen. Stjernen har blitt en såkalt Wolf-Rayet-stjerne. Ut fra stjernen blåser en vind som er opptil 10 milliarder ganger mer intens enn solvinden med opptil 18 millioner km/t! På overflaten av stjernen er temperaturen opptil 140 000 grader.

• Sjette akt: Etter 300 000 år som stadig mer ekstrem Wolf-Rayet-stjerne nærmer slutten seg raskt. Stjernevinden har slanket stjernen til den er mellom 10 og 15 ganger så tung som Solen. Dypt inne i kjernen har temperatur og tetthet i runde etter runde steget mens stadig tyngre grunnstoffer har blitt dannet og forbrukt. Til slutt er den innerste kjernen en klump av jern og nikkel, drøyt 2 ganger så tung som Solen, med temperatur 5 milliarder grader og tetthet opptil 10 000 tonn per kubikkcentimeter! I likhet med Solen og alle andre stjerner roterer superstjernen. Men etterhvert som kjernen blir tettere, roterer den raskere og raskere.

• Syvende akt: Den uhyre hete og tette kjernen klapper sammen under tyngdekreftene. Rotasjonen blir så ekstrem av kjernen blir klemt sammen til en virvlende skive. I midten dannes et sort hull. På sin virvlende vei inn i dette kosmiske sluket varmes gassene ekstremt kraftig opp. Rundt polene presser ikke gassen i mot. Virkningen blir omtrent som når vi klemmer for hardt rundt en ballong - gassen strømmer ut langs polene.

• Åttende akt: Gasstrålene når mer enn 1 milliard km/t (opptil 99,999% av lysets hastighet) og skyter ut av Wolf-Rayet-stjernen. Intens gammastråling dannes og sendes ut i to strålebunter. I dette tilfellet pekte en av disse mot Jorden, og etter mer enn 10 milliarders reise nådde de frem til oss. Observatoriet HETE-2 så et gammaglimt.

• Niende akt: Gasstrålene sprenger resten av stjernen - den uhyggelig voldsomme eksplosjonen kalles en hypernova. Bare det sorte hullet blir liggende igjen. På sin vei ut i rommet blir gassene oppvarmet bakfra og fra kollisjoner med omkringliggende gass. Lyset som oppstår kalles en etterglød. Lyset forteller hva som har skjedd og hvordan stjernen levde sine siste år. De unike observasjonene av gammaglimtet som nådde Jorden 4. oktober 2002 gjør oss i stand til å fortelle denne historien. Se animasjon under!

STILLBILDER FRA WOLF-RAYET-STJERNE-ANIMASJONEN

En Wolf-Rayet-stjerner er inne i sine siste timer. Wolf-Rayet-stjerner er tunge og meget varme stjerner. Massen er 10-15 ganger Solens når de eksploderer. Fargen skyldes den svært høye temperaturen (50 000 - 140 000 grader). En intens vind blåser ut fra stjernen.

Et dykk inn i stjernen viser at den består av lag på lag av karbon, oksygen og jern - asken av kjernefysiske prosesser. Stjernens kjerne har nå gått tom for brensel. Kjernen kollapser under sin egen tyngde. Midt i en virvlende skive av gass dannes et sort hull som trekker inn gass utenfra. En intens gasstråle dannes og skyter ut gjennom stjernens polområder.

Gasstrålen spruter ut av stjernens overflate med svært nær lysets hastighet.

Wolf-Rayet-stjernen og dens nydannede gasstråler sett fra større avstand. Kollisjoner mellom gass i gasstrålene frigir store energimengder. Med tiden blir strålingen synlig fra observatorier i bane rundt Jorden dersom strålene er sendt i vår retning. Animasjon og stillbilder: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

Gjennom den første halve timen av ettergløden fikk gassen påfyll av energi innenfra kilden. Dette er aldri tidligere observert og energien må stamme fra omgivelsene til det nydannede sorte hullet.

Slik utviklet lysstyrken (synlig lys) etter 3 gammaglimt seg. De ble alle observert bare minutter etter selv gammaglimtet. 990123 betyr at gammaglimtet fant sted 23. januar 1999. GRB 990123 og GRB 021211 avtok raskt i styrke den første tiden, men slakket så av. GRB 021004 avtok derimot mye langsommere, men økte takten etter drøyt 2 timer. Det langsomme lysstyrkefallet må skyldes at ekstra energi ble puttet på fra eksplosjonens kjerne. Illustrasjon: Derek Fox, Caltech

ANIMASJONER:

Quicktime-animasjon (4,4 MB) . En het og blå Wolf-Rayet-stjerne nærmer seg sin voldsomme død. I hypernova-eksplosjonen som sprenger den, blir et sort hull dannet i kjernen, ekstremt energirike gasstråler blåst ut i rommet og gammastråler laget. Se også kommentarer til enkeltbildene over. NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

MPEG-animasjon (3,1 MB) En til to ganger i døgnet når strålingen fra fjerne kosmiske eksplosjoner frem til Jorden. Gammaglimtene varer fra noen tidels sekunder til rundt ett minutt. De skyldes Universets voldsomste eksplosjoner. NASA

Quicktime-animasjon (4,0 MB) Gammaglimt-observatoriet HETE-2 ser blinkene fra Universets voldsomste eksplosjoner. Observatoriet bestemmer posisjonen til fenomenet og sender meldinger til bakken som raskt og automatisk blir videresendt til astronomer over hele verden. Også i Norge har vi en kampanje for å motta slike meldinger med SMS. NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

MPEG-animasjon (6,2 MB) En svært omfattende datasimulering viser hva som skjer når gasstrålene blåses ut i rommet fra en hypernova: I gule og oransje områder beveger gassen seg med nesten lysets hastighet og vil forårsake et gammaglimt. Bare en observatør som ser langs gasstrålen (+/- omtrent 5 grader) ser et gammaglimt. På siden av gammaglimtet har partiklene mindre energi (blått) som forårsaker et røntgenglimt. Disse sees hyppigere enn gammaglimt. Weigun Zhang, Stan Woosley/National Energy Research Scientific Computing Center ved Lawrence Berkeley Laboratory

Årsaken til hypernovaene ligger aller innerst i kjernen til de tyngste stjernene. Dersom disse roterer raskt, dannes det i kjernen en skive av gass (sorte områder på sidene) som virvler voldsomt inn mot sentrum der et sort hull dannes (sort prikk i midten). Noe av gassen blir slynget ut langs polaksene med kolossal hastighet (hvite og gule søyler på vei opp og ned). Disse trenger seg ut av stjernen og forårsaker et gammaglimt. Resten av stjernen blir også sprengt i filler. Dette er en simulering utført av McFadyen og Woosley (Astrophysical Journal 524, 262 1999).

Hypernovaer oppstår når meget tunge og raskt roterende stjerner dør. To kraftige stråler av superhet gass trenger seg gjennom stjernens ytre lag og spruter ut i verdensrommet. Da oppstår intens gammastråling og et lysblaff. Disse filmene er resultatet av store simuleringer utført av McFadyen og viser hvordan jetstrålene oppstår og trenger seg ut gjennom kjernen av stjernen. Stjernens ytre lag er ikke med her. (1.7 MB (venstre) og 10.8 MB (høyre) MPEG) Animasjoner: Andrew McFadyen, UCSC Astronomy og Lick Observatory

MER INFORMASJON:

Astrofysisk institutt

Pressemelding fra NASA

Spaceflightnow.com

NASA

Hovedside om gammaglimt (Astrofysisk institutt/Norsk Astronomisk Selskap)

Mer informasjon fra Caltech

Mer informasjon fra HETE-2

Det farligste objektet i kosmos

Gammaglimt skyldes superstjerner

Mysterium snart løst

Hvordan oppstår et gammaglimt?

Stjernen som overlevde en supernova-eksplosjon

Wolf-Rayet-stjerner

Universets mest ekstreme stjerner

PRESSEKONTAKT:

Knut Jørgen Røed Ødegaard
Stipendiat

Astrofysisk institutt
Pb. 1029 Blindern
0315 Oslo

Telefon: 22 85 75 22 (Astrofysisk institutt, UiO)
992 77 172 (mobil)
613 11 359 (privat, helg)

Epost: knutjo@astro.uio.no

PRESSE

Teknisk Ukeblad 25.03.03