Mystiske lyse radioblink, der kun vises et kort øjeblik på himlen og ikke gentager, kunne være den sidste farvel fra en massiv stjerne, der kollapser ned i et sort hul.
Radioteleskoper har taget nogle lyse radioblink, der kun vises et kort øjeblik på himlen og ikke gentages. Forskere har siden undret sig over, hvad der forårsager disse usædvanlige radiosignaler. En artikel i denne uges nummer af videnskab (Thornton et al.) Antyder, at kilden til blinkene ligger dybt i det tidlige kosmos, og at den korte radiobrist er ekstremt lys. Spørgsmålet om, hvilken kosmisk begivenhed der kunne frembringe en så lys radioemission på så kort tid, forblev imidlertid ubesvaret. Astrofysikerne Heino Falcke fra Radboud University Nijmegen og Luciano Rezzolla fra Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute / AEI) i Potsdam giver en løsning på gåten. De foreslår, at radioudbruddene kunne være de sidste farvelhilsener fra en supramassiv roterende neutronstjerne, der kollapser ned i et sort hul.
Tyngdepunkt kollaps til et roterende sort hul uden udskæring. Kredit: AEI Potsdam Se hele galleriet
Spinning Star modstår kollaps
Neutronstjerner er de ultradense rester af en stjerne, der har gennemgået en supernovaeksplosion. De er på størrelse med en lille by, men har op til to gange massen af vores sol. Der er imidlertid en øvre grænse for, hvor massive neutronstjerner kan blive. Hvis de er dannet over en kritisk masse på mere end to solmasser, forventes de straks at kollapse i et sort hul.
Falcke & Rezzolla antyder nu, at nogle stjerner kunne udsætte den endelige død gennem hurtig rotation i millioner af år. Som en ballerina, der spinder rundt om sin egen akse, kunne centrifugalkræfter stabilisere disse overvægtige neutronstjerner mod sammenbrud og efterlade dem i en 'halvdød' tilstand i op til et par millioner år. Ikke desto mindre køber stjernen bare tid, og selv med dette trick kan den ikke undgå det uundgåelige.
Neutronstjerner har ekstremt stærke magnetfelter, der trækker deres omgivelser som enorme propelblad. Enhver resterende stof i omgivelserne bliver sprængt væk af denne magnetiske ventilator, og rotationsenergi udstråles væk. Mens den halvdøde stjerne ældes, bremser den også ned og bliver mere og mere kompakt, idet tyngdekraften spiller en stadig stærkere rolle. På et tidspunkt tåler den trætte stjerne ikke længere tyngdekraftens træk. Det vil krydse den ultimative dødslinje og pludselig kollapse til et sort hul, mens det transmitterer en stærk radioblitz.
Emission forsvinder i sort hul
Astrofysikere forventer normalt, at en gravitations-sammenbrud skal ledsages af lyse fyrværkeri med optisk stråle og gammastråling fra det imploderende stof. Denne karakteristiske emission ses imidlertid ikke i de nyligt fundne hurtige radioudbrud. Falcke & Rezzolla antyder, at dette skyldes, at neutronstjernen allerede har renset sine omgivelser, og den resterende stjerneflade er hurtigt dækket af den nye begivenhedshorisont.
Kunstnerbegreb af et voksende sort hul eller kvasar set midt i en fjern galakse. Credit: NASA / JPL-Caltech
”Al den neutronstjerne, der er tilbage, er dens magnetiske felt, men sorte huller kan ikke opretholde magnetiske felter, så den sammenbrudte stjerne skal slippe af med dem,” forklarer prof. Falcke og tilføjer: ”Når det sorte hul dannes, vil magnetfelterne afskæres fra stjernen og klik som gummibånd. Som vi viser, kan dette faktisk producere de observerede kæmpe radioblitz. Alle andre signaler, som du normalt ville forvente - gammastråler, røntgenstråler - forsvinder simpelthen bag begivenhedshorisonten for det sorte hul. ”
På grund af dets enkle, ultra-hurtige og uoprettelige signal udnævnte Falcke og Rezzolla disse objekter 'blitzars' fra den tyske blitz (flash). Dette er imod pulsarer, som roterer neutronstjerner, der gentagne gange blinker som kosmiske fyrtårne og simpelthen forsvinder.
Professor Rezzolla forklarer: ”Disse hurtige radioudbrud kunne være det første bevis på fødslen af et sort hul, hvis dannelse derfor ledsages af en intens, næsten ren radiobølgeemission. Interessant nok er en blitzar på samme tid farvelssignalet fra en døende neutronstjerne og den første fra et nyligt født sort hul. ”
Den nye teori foreslået af Falcke & Rezzolla giver en første solid fortolkning af de tidligere mystiske radioudbrud. Deres arbejde er blevet forelagt tidsskriftet 'Astronomy & Astrophysics.'
For yderligere at teste deres forslag kræves der flere observationer af de hidtil undgåelige radioudbrud. Falcke og hans kolleger planlægger at bruge teleskoper som det nye LOFAR-radioteleskop til at opdage flere af disse døende stjerner i fremtiden. Dette ville give dem mulighed for at lokalisere begivenhederne hurtigere og mere præcist og observere denne nye dannelseskanal med sorte huller i dybden af kosmos med ivrige 'radioøjne'.
via Max Planck Institut