supernova

Vuonna 2013 käynnistyneen Dark Energy Survey -kartoituksen (DES) tarkoituksena on pyrkiä löytämään johtolankoja pimeän energian olemuksesta tekemällä havaintoja sadoista miljoonista galakseista. Sivutuotteena saadaan tietoa paljon muustakin, muun muassa kaukaisista ja samalla muinaisista supernovista.

Nuoressa maailmankaikkeudesta räjähtänyt tähti DES16C2nm on luokiteltu "ylikirkkaaksi supernovaksi" (superluminous supernova, SLSN), jotka ovat kaikkein voimallisimpia, mutta myös harvinaisimpia tähtien räjähdyksiä.

Niiden arvellaan olevan seurausta prosessista, jossa kaksoistähden toisena osapuolena olevaan neutronitähteen kertyy ainetta. Kun sen massa kasvaa tiettyä rajaa suuremmaksi, neutronitähti räjähtää hajalle.

Tutkimusryhmää johtaneen Southamptonin yliopiston Mathew Smithin mukaan jo ennätyksellinen etäisyys tekee havainnosta kiinnostavan, mutta sen myötä saadaan myös ainutkertaista tietoa tähän erikoislaatuiseen luokkaan kuuluvien supernovien luonteesta.

Belfastissa Queen's University:ssä työskentelevän tutkijatohtori Erkki Kankareen johtama tutkijaryhmä on julkaissut juuri Nature Astronomy -lehdessä jännittävän tutkimuksen, jonka avainroolissa on Havaijilla sijaitsevalla teleskoopilla löydetty äärimmäisen kirkas supernova.

Robottiteleskooppi Pan-STARRS1 havaitsee koko ajan tähtitaivasta etsien sieltä asteroideja, komeettoja ja kaikenlaisia muita normaalista poikkeavia ilmiöitä – kuten supernovia eli massiivisten tähtien räjähdyksiä.

Yksi näistä räjähdyksistä on saanut nimen PS1-10adi ja se kiinnitti Kankareen tutkimusryhmän huomion. Tämä supernova tapahtui galaksissa, joka on yli kolmen miljardin valovuoden etäisyydellä Maasta. Se on erittäin mielenkiintoinen muun muassa kirkkautensa ja emogalaksin ydinalueelle sijoittumisensa vuoksi. Kohdetta on seurattu useita vuosia.

”Kohteen säteilemä kokonaisenergia on tuhatkertainen verrattuna normaaleihin supernovaräjähdyksiin", kertoo Kankare Suomen Akatemian lähettämässä tiedotteessa. 

"Kohteen emogalaksi on myös aktiivinen niin sanottu Seyfert-galaksi, jonka ytimessä on noin kymmenen miljoonan Auringon massainen supermassiivinen musta aukko. Kohteen spektroskooppiset ominaisuudet, sekä hidas ja tasainen kirkkauden evoluutio osoittivat kuitenkin, että kyseessä ei ole normaali aktiivisen galaksin supermassiiviseen mustaan aukkoon liittyvä purkaus."

Tarkalleen ottaen PS1-10adi:n laskennallinen energia oli 2,3 x 10⁴⁵ Joulea. Vertailun vuoksi voi mainita, että LIGO-gravitaatioaaltohavainnossa tapahtuneessa kahden massiivisen mustan aukon törmäyksen tuottama energia oli noin 5,4 × 10⁴⁷ Joulea.

Toistaiseksi ainoastaan aktiiviset galaksiytimet (ns. AGN:t) ovat ainoa tunnettu luonnollinen ilmiö. jonka tiedetään tuottavat tällaisia energioita. Aktiiviset galaksiytimet ovat galaksien keskustoissa olevia alueita, missä oletettavasti jättisuuren mustan aukon ympärillä kiihtyvä kaasu säteilee erittäin voimakkaasti.

Voi olla, että nyt tehdyllä havainnolla ja aktiivisilla galaksiytimillä on jotain yhteistä, kuten tutkimusryhmässä mukana ollut professori Seppo Mattila kollegoineen arvelee toisessa tutkimuksessa.

Mistä oikein on kyse?

Havaintoanalyysin pohjalta tutkijaryhmä päätyi kahteen eri vaihtoehtoon PS1-10adi:sta ja vastaavista kohteista.

Jos kyseessä on yksi kaikkien aikojen kirkkaimmista supernovaräjähdyksistä, se on lähtöisin äärimmäisen massiivisesta tähdestä, jonka massa on vähintään useita kymmeniä tai jopa satoja Auringon massoja. Kyseessä voi myös olla tähden hajoaminen galaksiytimen supermassiivisen mustan aukon aiheuttamien vuorovesivoimien vaikutuksesta. Molemmissa tapauksissa havainnot viittaavat siihen, että kohteessa räjähdysmäisesti laajeneva materiaali törmäsi ympäröivässä avaruudessa olevaan tiheään kaasuun.

"Mikäli kyse on mustan aukon hajottamasta tähdestä, havainnot kertovat jotain uutta tällaisten kohteiden mekanismista", kiteyttää Kankare.

Tutkimuksessa esiteltiin myös viisi muuta löydettyä kohdetta, joilla on samankaltaiset ominaisuudet.

”Tulevat havainnot uusista samankaltaisista kohteista mahdollistavat näiden erittäin suurienergisten räjähdysten paremman ymmärtämisen. Kohteiden valtavan kirkkauden ansiosta niitä voidaan myös käyttää tulevaisuudessa työkaluina luotaamaan galaksien ominaisuuksia kaukaisessa maailmankaikkeudessa”, kertoo Turun yliopistossa oleva Mattila.

Suuri osa jatkohavainnoista tehtiin 2,56 metrin yhteispohjoismaisella NOT-teleskoopilla La Palmalla, Kanarian saarilla. 

Suomesta tutkimuksessa ovat mukana myös tohtori Tuomas Kangas sekä tohtorikoulutettavat Jussi Harmanen ja Thomas Reynolds Turun yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen Tuorlan observatoriosta.

Jutun pohjana on Suomen Akatemian lähettämä tiedote.

Tutkijat ovat ottaneet huipputarkan kuvan jättimäisestä Betelgeuze-tähdestä. Kuva kertoo lämpötilaeroista tähden kaasukehässä.

Maasta katsottuna Betelgeuzen näennäinen läpimitta on noin 0,05 kulmasekuntia, ja kuvan erotuskyky on noin 0,014 kulmasekuntia. Tähden kiekko näkyy kuvassa siis varsin sumeana, eikä siitä erotu kovin pieniä yksityiskohtia.

Kuvasta erottuu kuitenkin kaksi jättimäistä poikkeuksellista aluetta. Kumpikin on pyöreästi oman Aurinkokuntamme sisäosien kokoinen. Valkoisena erottuva alue on noin tuhat astetta ympäröivää tähden pintaa kuumempi, ja tähden reunalta kurottuu vasemmalle toinen hieman haaleampi lämpötilapiikki. Tutkijoiden mukaan näitä alueita lämmittää epätavallisen runsas magneettinen aktiivisuus, jota ajavat jättiläismäiset konvektiosolut tähden fotosfäärissä.

Betelgeuzen riehuminen on ennenkin ollut komeaa seurattavaa. Vuonna 2009 sen havaittiin puskeneen avaruuteen kaasupilven, joka ulottuisi omassa aurinkokunnassamme Auringosta lähes Neptunuksen radalle asti.

Vuonna 2015 All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) -kartoitus havaitsi ASASSN-15lh:ksi nimetyn kohteen, joka tulkittiin kaikkien aikojen kirkkaimmaksi supernovaksi eli massiivisen tähden räjähdykseksi elämänsä lopussa.

Se oli kaksi kertaa kirkkaampi kuin aikaisempi ennätyksenhaltija ja oli huipussaan 20 kertaa kirkkaampi kuin koko Linnunradan valoteho yhteenlaskettuna.

Supernovaräjähdyksen kirkkaus voi hetkellisesti päihittää kokonaisen galaksin säteilemän valon. Vaikka periaatteessa supernovan tapahtumakulusta on hyviä teoreettisia malleja, on lähellä tapahtuneita supernovaräjähdyksiä valitettavasti sen verran vähän, että niistä ei ole saatu paljoa tietoa. Supernovat ovat varsin harvinaisia tapahtumia, eikä omassa galaksissamme, Linnunradassa, ole sellaisia tapahtunut modernin tähtitieteen aikaan yhtään.

Sellaista toki odotetaan: mm. jättiläistähdet Rho Cassiopeiae, Eta Carinae ja Betelgeuze voivat räjähtää melkein milloin vain, sillä niiden arvellaan olevan aivan elinikänsä lopussa. Muissa galakseissa havaitaan supernovia kohtalaisen usein, mutta niistä ei voida tehdä kovin tarkkoja havaintoja.

Räjähdyksiä voidaan onneksi simuloida. Tietokonemallinnuksessa on tarkasteltu tähden sisäosien luhistuessa vapautuvien neutriinojen aiheuttamaa ulospäin suuntautuvaa painetta. Kuuma kaasu laajenee nopeasti ja työntää edellään paineaaltoa. Kuva esittää tilannetta 0,4 sekuntia räjähdyksen jälkeen – eli käytännössä räjähdys on parhaillaan tapahtumassa. Myllerryksen keskellä näkyvä pieni harmaa laikku on vastasyntynyt neutronitähti.

Paineaallon mukana kiitävä ja sen ulospäin työntämä kaasu jää jäljelle supernovajäänteenä, joka hehkuu pitkään monilla eri aallonpituuksilla ja on nähtävissä tuhansiakin vuosia. Supernovissa muodostuu rautaa raskaampia alkuaineita kuten uraania, tinaa ja kultaa. 

© Max Planck Institut für Astrophysik

Päivän kuvana on tänään taiteilijan näkemys supernova SN1987A:n ympärillä olevista hohtavista kaasukiekoista.

Tämä uusi tähti ilmestyi Linnunradan pieneen seuralaiseen, kääpiögalaksiksi luokiteltavaan Suureen Magellanin pilveen. Se näkyy selvästi eteläisellä tähtitaivaalla, ja koska se on usvamainen kohde taivaalla, on sen nimessä tuo sana "pilvi", koska siltä se tosiaan äkkiseltään näyttää.

Yksittäisiä tähtiä siitä ei juuri erota, joten kun siihen ilmestyi selvästi paljain silmin näkynyt tähti 23. helmikuuta 1987, oli selvää, että siellä oli supernova.

Tosin se havaittiin vasta seuraavan vuorokauden puolella 24. helmikuuta. Toisistaan riippumatta Ian Shelton ja Oscar Duhalde Chilessä Las Campañasin observatoriossa sekä Albert Jones Uudessa Seelannissa näkivät supernovan ja seurasivat, kun se kirkastui +2,9 magnitudin tähdeksi.

He olivat hyvässä seurassa, sillä edellisen paljain silmin näkyneen supernovan havaitsi Johannes Kepler vuonna 1604.

Löydön jälkeen luonnollisesti lähes kaikki maapallon kynnelle kykenevät observatoriot tekivät havaintoja supernovasta.

Se paikannettiin tarkasti ja yllätykseksi havaittiin, että kyseessä oli 168 000 valovuoden etäisyydellä sijainnut sininen superjättiläinen Sanduleak -69° 202, jonka kirkkaus ennen räjähdystä oli +12 magnitudia. Omituista tässä oli se, että silloisten käsitysten mukaan sinisten superjättiläisten ei pitänyt räjähtää supernovina. Mutta niinpä ne räjähtävät – tai ainakin yksi sellainen räjähti.

Toinen yllätys seurasi myöhemmin: kävi ilmi, että kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun todennetusti havaittiin supernovasta tulleita neutriinoita. Jo kolme tuntia ennen kuin tähti havaittiin oli iskeytynyt parikymmentä neutriinoa eri puolilla maapalloa oleviin neutriinoilmaisimiin, ja koska havainnot Japanissa, Venäjällä ja Yhdysvalloissa sijaitsevilla ilmaisimilla tehtiin 13 sekunnin sisällä toisistaan, oli selvää, että kyseessä olivat ilmiselvästi samasta kohteesta tulleet hiukkaset.

Näin SN1987A auttoi hiukkasfyysikoita määrittämään ylärajat neutriinon massalle ja varaukselle.

Vuoden 1987 jälkeen on supernovaa seurattu tarkasti. Jättiläistähti oli puhaltanut ennen räjähtämistään kaasua ympärilleen aivan kuten tähdet tyypillisesti tekevät. Sen ympärillä oli siis ulospäin puhaltavaa tähtituulta, mutta räjähdyksen jälkeen supernovasta lähtenyt voimakas ultraviolettisäteily sai kaasun hohtamaan kirkkaina renkaina.

Renkaiden koosta ja viiveajasta, joka oli kulunut räjähdyksestä renkaiden ilmestymiseen, voitiin laskea supernovan etäisyys trigonometrisesti.

Kun räjähdyksen voimasta nopeasti yli 7000 kilometrin sekuntinopeudella poispäin singonnut materia törmäsi paljon hitaammin etääntyvään renkaaseen, alkoi rengas kirkastua ja säteillä röntgenalueella. Näin kävi vuonna 2001 ja ennusteen mukaan renkaat hiipuvat vuoteen 2030 mennessä.

29 vuotta sitten räjähtäneessä supernovassa on edelleen muutamia avoimia kysymyksiä, joista olennaisin on se, että sen tuloksena ei nähtävästi ole neutronitähteä, kuten teorian mukaan tulisi olla. Sen sijaan tähtitieteilijät uumoilevat, että räjähtäneen tähden keskusta olisi kutistunut omituiseksi kvarkkitähdeksi, missä olisi nimensä mukaisesti vain alkeishiukkasten rakennuspalikoita, kvarkkeja.

Alla on Hubble-avaruusteleskoopilla vuonna 2005 otettu kuva supernovarenkaista.

Hubble-avaruusteleskoopilla on saatu kuvattua supernova. Siinä ei ole vielä mitään ihmeellistä, mutta poikkeuksellista on, että supernovaräjähdys pystyttiin ennustamaan etukäteen. Tai oikeastaan se nähtiin pikauusintana.

Supernovien havaitseminen heti tuoreeltaan räjähdyshetkellä tai pian sen jälkeen on harvinaista, mutta ensimmäisen kerran ilmiötä osattiin odottaa.

Kaukaisessa galaksijoukossa havaitulle supernovalle on annettu lempinimeksi Refsdal norjalaisen tähtitieteilijän Sjur Refsdalin mukaan. Hän ehdotti jo vuonna 1964, että gravitaatiolinssien muodostamia supernovien kuvajaisia voitaisiin käyttää maailmankaikkeuden laajenemisen tutkimiseen.

Marraskuussa 2014 tutkijat bongasivat MACS J1149.5+2223-galaksiryhmän yhden jäsenen ympärillä useita supernovan kuvajaisia. Galaksi muodosti gravitaatiolinssin, joka muutti supernovasta tulevien valonsäteiden kulkusuuntaa ja hajotti sen kuvan neljäksi. 

Galaksijoukko on noin viiden miljardin vuoden etäisyydellä, mutta supernova on paljon kauempana. Siitä tuleva valo on ollut matkalla lähes kymmenen miljardia vuotta.

"Supernovaa tutkiessamme huomasimme, että galaksi, jossa se on räjähtänyt, tunnettiin jo joukon vääristämänä kuvajaisena", kertoo Steve Rodney Etelä-Carolinan yliopistosta. "Supernovan 'emogalaksi' näkyy ainakin kolmena eri kuvana, jotka galaksijoukon massa on saanut aikaan."

Galaksin kuvajaiset tarjosivat harvinaisen mahdollisuuden ennustaa tulevaisuutta – tai pikemminkin menneisyyttä. Koska galaksijoukon massa on jakautunut epätasaisesti, eri kuvajaisten valo kulkee eripituisen matkan, joten galaksi näkyy niissä eri aikoina. 

"Käytimme seitsemää erilaista galaksijoukon mallia, joiden perusteella laskimme milloin ja missä supernova näkyy seuraavan kerran. Suurin ponnistuksin tiedeyhteisö keräsi tarvittavat tiedot Hubble-, VLT-MUSE- ja Keck-teleskoopeilla, ja muotoili linssiä koskevat mallit", toteaa Tommaso Treu UCLA:sta (University of California at Los Angeles). 

"Hämmästyttävällä tavalla kaikki seitsemän mallia antoivat ennusteeksi suunnilleen saman ajankohdan, jolloin uusi kuvajainen räjähtävästä tähdestä ilmestyisi näkyviin."

Hubble-avaruusteleskoopilla tarkkailtiin MACS J1149.5+2223-galaksijoukkoa lokakuun lopulta lähtien ja 11. joulukuuta supernova ilmaantui ennusteen mukaisesti kuviin. 

Otsikkokuvan vasempaan ruutuun on merkitty punaisella ympyrällä galaksi, jonka reunamilla näkyy neljä supernovan kuvajaista. Turkoosin ympyrän kohdalla on supernovan ennustettu paikka.

Oikealla ylhäällä on Hubblen seurantaohjelman ensimmäinen kuva lokakuun lopulta ja oikealla alhaalla kuva, jossa Refsdalin supernova on ilmestynyt näkyviin – täsmälleen ennustetussa paikassa.

Supernovasta tehdyt havainnot antavat tutkijoille mahdollisuuden testata malleja siitä, miten massa ja erityisesti pimeä aine jakautuu tässä nimenomaisessa galaksijoukossa. Samalla saatiin vahvistus siitä, että gravitaatiolinssit ovat tehokas menetelmä tutkia hyvin kaukaisia maailmankaikkeuden kohteita ja ilmiöitä.

Refsdalista kerrottiin Hubblen uutissivuilla. 

Kuva: NASA/ESA/P. Kelly (University of California, Berkeley)

Missä tähdet kuolevat? Näemmä vähän missä sattuu.

Ryan Foley Illinois’n yliopistosta on tutkinut kolmeatoista supernovaa, elämänsä ehtoolla räjähtänyttä jättiläistähteä, jotka ovat päättäneet päivänsä aivan muualla kuin voisi olettaa. Arvoitus kietoutuu kaksoistähtien, sulautuvien galaksien ja mustien tupla-aukkojen ympärille.

Ensimmäinen odottamattomassa paikassa räjähtänyt supernova löydettiin vuonna 2000. Hubble-avaruusteleskoopilla, Lick-observatoriossa sekä Keck- ja Subaru-teleskoopeilla tehtyjen havaintojen avulla Foley pääsi ratkaisun jäljille. 

"Tiesimme näiden tähtien olevan kaukana sieltä, missä ne ovat syntyneet, joten halusin selvittää, miten ne päätyivät nykyisille sijoilleen."

Oletuksena siis oli, että jokin on saanut tuhoontuomitut tähdet vaihtamaan maisemaa. Jättiläiskaukoputkilla onnistui tähtien nopeuksien mittaus ja ne osoittautuivat oudon suuriksi. Nopeudet olivat samaa luokkaa kuin tähdillä, jotka Linnunradan keskustan supermassiivinen musta aukko on singonnut ulos galaksista, jopa seitsemän miljoonaa kilometriä sekunnissa.

Seuraavaksi Foley tarkasteli galakseja, joiden ulkolaidoilta supernovat olivat löytyneet. Monet niistä ovat suuria ellipsigalakseja, jotka sulautuneet tai parhaillaan sulautumassa toisen galaksin kanssa. Niissä näkyy pölyvanoja, jotka ovat jäänteitä galaksien hajonneista rakenteista.

Monet galaksit ovat hyvin vanhoja, mutta niillä näytti silti olevan aktiivinen supermassiivinen musta aukko, joka oli vastikään saanut uutta ”syötävää” galaktisen törmäyksen seurauksena. 

Vanhan galaksin tähdetkin ovat vanhoja, joten supernovien täytyy olla kaksoistähtijärjestelmissä. Miksi? Räjähtäneen tähden on täytynyt saada lisää massaa seuralaiseltaan tai se ei olisi ollut riittävän suuri supernovaksi.

Kaksoistähtiä, sulautuvia galakseja, mustia tupla-aukkoja… Kun kaksi galaksia sulautuu yhteen, niiden keskustoissa olleet supermassiiviset mustat aukot muodostavat tupla-aukon, jossa kaksi aukkoa asettuu kiertämään yhä tiiviimmällä radalla toisiaan.

Aukot vetävät perässä tähtien muodostamaa vanaa, jossa on väistämättä myös kaksoistähtiä. Jos tähdet joutuvat lähelle mustaa tupla-aukkoa, valtaisa vetovoima voi singota ne suurella nopeudella ulos galaksista. 

Tupla-aukon ansiosta tähtien sinkoutumisen todennäköisyys kasvaa huomattavasti. Linnunradan musta aukko paiskaa arvioiden mukaan yhden tähden vuosisadassa ulos galaksista. Jos ulosheittäjänä on supermassiivinen musta tupla-aukko, lukumäärä voi kasvaa sataan tähteen vuodessa.

Samalla kaksoistähden osapuolet lähestyvät toisiaan, mikä nopeuttaa tietä tuhoon. Vanhan kaksoisjärjestelmän tähdet ovat hyvin todennäköisesti valkoisia kääpiötä, ja kun vetovoima ennen pitkää hajottaa niistä toisen, sen aine päätyy jäljellejääneeseen kääpiöön. Sen massa kasvaa niin suureksi, että seurauksena on supernovaräjähdys.

Normaalisti tällaisten kaksoiskääpiötähtien tuhoutuminen kestää kauemmin kuin maailmankaikkeus on ollut olemassa, mutta galaktisilla karkulaisilla siihen menee aikaa vain noin 50 miljoonaa vuotta. Arvoitus on siis ratkennut, mutta joitakin kysymyksiä on yhä selvittämättä. 

Galaksien ulkolaidoilla tapahtuvissa supernovaräjähdyksissä syntyy noin viisi kertaa enemmän kalsiumia kuin normisupernovissa. Yleensä räjähdyksen energia on niin suuri, että se riittää muodostamaan paljon raskaampia alkuaineita kuten rautaa ja nikkeliä, jolloin kalsiumin määrä jää vähäisemmäksi.

Jostain syystä nyt tutkitut supernovaräjähdykset ovat normaalia heikompia ja himmeämpiä, joten niissä vapautuu vähemmän energiaa. Myöskin avaruuteen leviävän aineen määrä on vähäisempi. 

Oudoista supernovista kerrottiin Hubble-avaruusteleskoopin uutissivuilla ja niitä koskeva tutkimus on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/ESA/P. Jeffries & A. Feild (STScI)

Gammapurkaukset ovat maailmankaikkeuden voimakkaimpia räjähdyksiä sitten alkuräjähdyksen. Yleensä GRB (Gamma-ray Burst) kestää vain joitakin sekunteja, mutta joskus jopa tunteja. Tällaisia pitkäkestoisia gammapurkauksia on toistaiseksi havaittu vasta neljä. Yksi ongelma purkausten havaitsemisessa on, että gammasäteily kilpistyy Maan ilmakehään, joten havaintolaitteet on lähetettävä avaruuteen.

Joulukuussa 2011 gammapurkausten tutkimiseen suunniteltu Swift-satelliitti havaitsi yhden kaikkien aikojen kirkkaimmista ja samalla pitkäkestoisimmista purkauksista, joka sai tunnuksekseen GRB 111209A. Purkauksen hiljalleen hiipunutta näkyvän valon ja infrapuna-alueen jälkihehkua tarkkailtiin Euroopan eteläisen observatorion ESOn kaukoputkilla sekä La Sillan että Paranalin observatorioissa.

2,2-metrisellä MPG/ESO-kaukoputkella sekä neljästä kahdeksanmetrisestä kaukoputkesta koostuvalla VLT-teleskoopilla tehdyistä havainnoista löydettiin viitteitä supernovasta, elämänsä lopulla räjähtäneesta tähdestä. Se sai puolestaan tunnuksekseen SN 2011kl. 

Supernovien ja lyhyempien gammapurkausten kytkös todettiin jo 2000-luvun alussa, mutta nyt onnistuttiin ensimmäisen kerran havaitsemaan supernovan ja hyvin pitkäkestoisen gammapurkauksen välillä selvä yhteys.

"Pitkäkestoinen gammapurkaus liittyy vain yhteen kymmenestä- tai sadastatuhannesta supernovasta, joten räjähtävän tähden täytyy olla jollain tavalla erikoinen. Tähtitieteilijät ovat olettaneet, että tällaiset purkaukset syntyvät hyvin suurista, jopa 50 kertaa Aurinkoa massiivisemmista tähdistä, ja ne kertovat mustan aukon synnystä. Tekemämme havainnot supernovasta SN 2011kl, joka löytyi gammapurkauksen GRB 111209A jälkeen, muuttavat käsityksiä pitkäkestoisista purkauksista", toteaa tutkimusryhmää johtanut Jochen Greiner Max-Planck-instituutista.

Aiemman teorian mukaan massiivisen tähden luhistuttua viikon verran kestävä näkyvän valon ja infrapuna-alueen säteily syntyy radioaktiivisen nikkeli-56-isotoopin hajoamisessa. Nikkeli puolestaan on syntynyt supernovan huippukuumassa pätsissä. GRB 111209A -purkauksesta tehdyt havainnot osoittavat, että ainakaan tässä tapauksessa selitys ei päde.

Ainoa havaintoihin sopiva vaihtoehto purkauksen energianlähteeksi on magnetar, vinhasti pyörivä neutronitähti, jonka magneettikenttä on vielä paljon voimakkaampi kuin neutronitähdillä yleensä. Siinä missä tyypillisen neutronitähden magneettikentän voimakkuus on noin 100 miljoonaa teslaa, magnetarilla se voi olla jopa 100 miljardia teslaa eli tuhatkertainen. 

Vaikka magnetarit ovat "tavallisten" neutronitähtien tapaan vain parinkymmenen kilometrin läpimittaisia ja niissä on massaa suunnilleen Auringon verran, niiden arvellaan olevan maailmankaikkeuden magneettisimpia kappaleita. Neutronitähtien tiedetään olevan supernovina räjähtäneiden tähtien jäänteitä, mutta nyt saatiin ensimmäistä kertaa suora havainto supernovan ja magnetarin välisestä yhteydestä. 

"Uudet tulokset ovat todisteena odottamattomasta kytköksestä gammapurkausten, hyvin kirkkaiden supernovien ja magnetarien välillä. Niiden yhteyttä on ounasteltu teoreettisin perustein jo joidenkin vuosien ajan, mutta kaiken linkittyminen yhteen on jännittävää", lisää tutkimusryhmään kuulunut Paolo Mazzali.

Tutkimuksesta kerrottiin Euroopan eteläisen observatorion uutissivuilla ja se ilmestyy Nature-tiedelehdessä 9. heinäkuuta.

Kuva: ESO