Tóku þátt í tímamótarannsókn í stjarneðlisfræði | Háskóli Íslands Skip to main content

Tóku þátt í tímamótarannsókn í stjarneðlisfræði

16. október 2017

Tveir vísindamenn og doktorsnemi í stjarneðlisfræði við Háskóla Íslands eru meðal aðstandenda rannsóknar sem talin er marka þáttaskil í stjarnvísindum. Þar tókst alþjóðlegum hópi stjörnufræðinga í fyrsta sinn að mæla ljós frá þyngdarbylgjuatburði sem talið er að rekja megi til árekstrar tveggja nifteindastjarna í annarri vetrarbraut.

Skýrt var frá niðurstöðum rannsóknanna í vísindatímaritunum Nature, Nature Astronomy og Astrophysical Journal Lettera sem komu út í dag og hafa þær vakið mikla athygli fjölmiðla um allan heim.

Uppgötvunina má rekja til þess að þann 17. ágúst síðastliðinn mældu þyngdarbylgjumælarnir LIGO í Bandaríkjunum og Virgo á Ítalíu bylgjur sem bárust í gegnum Jörðina, en þyngdarbylgjum má lýsa sem gárum í tímarúmi líkt og vatnsbylgjur gára vatn. „Tveimur sekúndum síðar námu tveir gammageislasjónaukar í geimnum – INTEGRAL sjónauki ESA og Fermi gervitungl NASA – stuttan gammablossa, fyrirbæri sem tengist orkuríkustu sprengingum alheimsins, úr sömu átt á himninum. Næstu nætur eftir þyngdarbylgju- og gammablossann beindu stjörnufræðingar öllum tiltækum sjónaukum að svæðinu í leit að sýnilegum glæðum. Þær fundust fljótlega í NGC 4993, linsulaga vetrarbraut í um 130 milljón ljósára fjarlægð í stjörnumerkinu Vatnaskrímslinu,“ segir um málið á Stjörnufræðivefnum.

Við þessi tíðindi lögðust stjarneðlisfræðingar víða um heim á eitt og hófst þá eina öflugusta mælingaherferð sem sögur fara af í stjörnufræði þar sem notaðir voru flestir öflugustu geimsjónaukar heims, sem m.a. eru reknir á vegum Bandarísku og Evrópsku geimferðastofnananna(NASA og DSA) og European Southern Observatory(ESO). Vegna þess hve nálægt Jörðinni hamfarirnar voru reyndist það vísindamönnum auðvelt var að gera litrófsmælingar á glæðunum.

Fyrsta beina sönnunin fyrir kílónóvu
Eftir því sem fram kemur á Stjörnufræðivefnum skiluðu þessa mælingar fyrstu beinu sönnuninni um tilvist kílónóva, en það eru sýnilegar glæður sem myndast við samruna tveggja mjög þéttra fyrirbæra, líklegast nifteindastjarna sem aftur eru gríðarþéttir sólstjarnakjarnar. „Kílónóvur eru þúsund sinnum bjartari en hefðbundin nýstirni (nóvur), sem verða til við vetnissprengingar á yfirborði hvítra dverga. Þær eru hins vegar mun daufari en sprengistjörnur (súpernóvur), sem marka ævilok efnismestu stjarnanna í geimnum,“ segir enn fremur á Stjörnufræðivefnum.

Vísindamennirnir, sem stóðu að rannsókninni, telja að þyngdarbylgjurnar sem mældust fyrir tveimur mánuðunum megi rekja til þess þegar tvær nifteindastjörnur rákust saman í um 130 milljón ljósára fjarlægð frá Jörðinni með þeim afleiðingum að bæði kílónóva og stuttur gammablossi mynduðust. „Þyngdarbylgjumælingar LIGO og Virgo og litrófsmælingar stjörnusjónauka sýndu að þyngdarbylgjurnar og sprenginguna mátti einmitt rekja til samruna nifteindastjarna. Hingað til hefur reynst erfitt að tengja kílónóvur og stutta gammablossa við slíkan samruna, en nýja uppgötvunin er besta sönnunin um tengsl þeirra,“ segir einnig á Stjörnufræðivefnum.

Rannsóknin er sögð marka þáttaskil í stjarnvísindum. „Í fyrsta sinn hefur tekist að sameina hefðbundin stjarnvísindi, byggð á rafsegulgeislun, og hin nýju þyngdarbylgjuvísindi. 

Mælingar gefa vísbendingar um hvernig gull og platína myndast í alheiminum
Að rannsóknunum sem leiddu til þessarar merkilegu uppgötvunar komu tveir vísindamenn og doktorsnemi við Háskóla Íslands. Þetta eru þeir Páll Jakobsson, prófessor í stjarneðlisfræði við Háskóla Íslands, og doktorsnemi hans, Kasper Heintz, sem tóku þátt í mælingunum á glæðum gammablossans, og Guðlaugur Jóhannesson, fræðimaður við Raunvísindastofnun Háskólans, sem tók þátt í mælingum með Fermi-LAT sjónaukanum sem sneru að geislun frá vetrarbrautinni.

„Í fyrsta skipti verðum við vitni að samruna tveggja nifteindastjarna en ég býst við að fáir hafi ímyndunarafl til að gera sér í hugarlund þessi ofurþéttu fyrirbæri þar sem gjörvöll heimsbyggðin kæmist fyrir á svæði á stærð við tening! Mælingar á ljósi frá þessum samruna hafa síðan gefið okkur vísbendingar um hvernig þyngri efni í lotukerfinu, eins og gull og platína, hafa myndast í alheiminum,“ segir Páll Jakobsson í samtali við Stjörnufræðivefinn.

„Það mikilvæga við þennan atburð er að við getum í fyrsta skipti staðfest að stuttir gammablossar verða við samruna tveggja nifteindastjarna.  Það  hafa verið settar fram kenningar um þetta sem var hægt að skorða að  einhverju leyti út frá mælingum á rafsegulgeislun af atburðunum og umhverfi þeirra en þetta er í fyrsta skipti sem við getum staðfest þessi tengsl.  Þyngdarbylgjur veita okkur nýjan glugga á heiminn sem mun örugglega valda byltingu í  þekkingu okkar á þessum orkumiklu atburðum,“ segir Guðlaugur Jóhannesson í samtali við vef Háskóla Íslands.

Nánari upplýsingar um rannsóknina má finna á vef European Southern Observatory og á Stjörnufræðivefnum.
 

Kasper Heintz, Páll Jakobsson og Guðlaugur Jóhannesson

Netspjall