När astronomer spårade den hittills närmaste källan till de mystiska blixtar på himlen som kallas radioblixtar, blev de överraskade. Precisionsmätningar med radioteleskop avslöjar att blixtarna skapas bland gamla stjärnor, och på ett sätt som ingen hade väntat sig. Källan till blixtarna, i den närliggande spiralgalaxen M 81, ligger närmare jorden än någon annan i sitt slag.

En tät klunga av gamla stjärnor (till vänster) nära spiralgalaxen Messier 81 (M81) är källan till oerhört ljusstarka och korta radiosignaler. I blått och vitt visas en graf över hur en blixts ljusstyrka förändrades inom loppet av bara några tiotals mikrosekunder. Foto: ASTRON/Daniëlle Futselaar, artsource.nl

Radioblixtar är oförutsägbara, extremt korta ljusglimtar från rymden. Astronomer har kämpat för att förstå dem ända sedan de först upptäcktes 2007. Hittills har de bara kunnat ses av radioteleskop.

Varje blixt varar bara tusendelar av en sekund. Ändå sänder var och en ut lika mycket energi som solen avger på ett dygn. Varje dag smäller flera hundra blixtar, och de har observerats över hela himlen. De flesta ligger på enorma avstånd från jorden, i galaxer flera miljarder ljusår bort.

I två forskningsartiklar som publiceras i veckans nummer av tidskrifterna Nature och Nature Astronomy presenterar ett internationellt team av astronomer observationer som tar forskarna ett steg närmare att lösa mysteriet – samtidigt som nya gåtor väcks. Teamet leds gemensamt av Franz Kirsten (Onsala rymdobservatorium, Chalmers, och ASTRON, Nederländerna) och Kenzie Nimmo (ASTRON och Universiteit van Amsterdam, Nederländerna).

När en källa till upprepade blixtar upptäcktes i stjärnbilden Stora björnen januari 2020 satte forskarna igång med att göra högprecisionsmätningar.

– Vi ville leta efter ledtrådar till blixtarnas ursprung. Genom att använda många radioteleskop tillsammans kan vi fastställa en källas läge på himlen med extremt hög precision. Det ger möjlighet att se hur omgivningarna ser ut där radioblixtar skapas, säger Franz Kirsten.

För att studera källan med högsta möjliga upplösning och högsta möjliga känslighet använde forskarna mätningar gjorda samtidigt med teleskopen i nätverket European VLBI Network (EVN). Genom att kombinera data från 12 parabolantenner spridda över halva jordklotet – i Sverige, Lettland, Nederländerna, Ryssland, Tyskland, Polen, Italien och Kina – kunde de ta reda på exakt varifrån på himlen som blixtarna sändes ut.

Mätningarna kompletterades med andra från flera andra teleskop, bland dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i New Mexico, USA.

När astronomerna analyserade sina mätningar upptäckte de att de återkommande radioblixtarna hade ett helt oväntat ursprung.

Utbrotten kunde de spåra till utkanterna av den närliggande spiralgalaxen Messier 81 (M 81), cirka 12 miljoner ljusår bort. Det är ett stort avstånd, men ändå närmare än till någon annan källa till radioblixtar som hittills upptäckts.

Ännu en överraskning väntade. Läget på himlen stämde exakt överens med en tät klunga av mycket gamla stjärnor – en klotformig stjärnhop (eller klothop).

– Det var häpnadsväckande att hitta radioblixtar från ett klothop, säger Kenzie Nimmo. Det här är ett ställe i rymden där det bara finns gamla stjärnor. Längre ut i universum har man hittat radioblixtar på platser där stjärnor är mycket yngre. Så det här måste vara något annat.

Många radioblixtar har hittats omgivna av unga, tunga stjärnor, som är långt större än solen. I sådana omgivningar är stjärnexplosioner vanliga, och stjärnor som exploderar kan lämna efter sig starkt magnetiserade rester – och några av dessa märkliga himlakroppar kallas magnetarer.

Forskare har trott att magnetarer kan skapa åtminstone en del av alla radioblixtar. Magnetarer är universums mest kraftfulla kända magneter, och utgör de extremt täta resterna av stjärnor som nyligen har exploderat.

– Vi väntar oss att magnetarer ska vara nya, och definitivt inte omgivna av gamla stjärnor, säger teammedlemmen Jason Hessels, astronom vid Universiteit van Amsterdam och vid ASTRON. Om det vi upptäckt här verkligen är en magnetar kan den inte ha bildats när en ung stjärna exploderade. Det måste finnas ett annat sätt.

Teamet tror att radioblixtarnas källa är en typ av himlakropp som förutspåtts av andra forskare, men som aldrig setts förut: en magnetar som bildades när en så kallad vit dvärg gick upp i vikt så mycket att den störtade samman under sin egen tyngd.

– Märkliga saker kan hända under de långa årmiljarderna i en tät stjärnhops liv, säger Franz Kirsten. Här tror vi att vi fått syn på en stjärna som har en alldeles ovanlig historia.

Med tiden blir vanliga stjärnor som solen gamla och förvandlas till små, täta, ljusa himlakroppar som kallas vita dvärgar. Många av stjärnhopens invånare lever i par, som dubbelstjärnor. Av de tiotusentals stjärnorna i hopen kan några få komma tillräckligt nära varandra för att den ena stjärnan kan samla in material från den andra.

– Det kan leda till en ödesdiger utgång för den ena stjärnan, och som på engelska kallas ”accretion-induced collapse.

– Om en av de vita dvärgarna kan fånga tillräckligt med extra massa från sin följeslagare, kan den förvandlas till en ännu tätare stjärna, känd som en neutronstjärna, säger teammedlemmen Mohit Bhardwaj, astronom vid McGill University i Kanada. Det är en sällsynt händelse, men i en klunga av urgamla stjärnor är det ändå det enklaste sättet som radioblixtar kan skapas.

När astronomerna letade efter ytterligare ledtrådar genom att zooma in i sina mätdata blev de än en gång överraskade. En del av blixtarna var ännu kortare än de hade förväntat sig.

– Utbrotten flammade upp och ner i ljusstyrka under så kort tid som några tiotals nanosekunder, säger Kenzie Nimmo. Det säger oss att de måste komma från en väldigt liten volym i rymden, mindre än en fotbollsplan och kanske bara tiotals meter i diameter.

Liknande, blixtsnabba radiosignaler har tidigare kunnat fångas upp från himlens mest kända stjärnrest, Krabbpulsaren. Den är en pytteliten, oerhört tätpackad himlakropp och en kvarleva efter en supernovaexplosion som kunde ses från jorden år 1054 i stjärnbilden Oxen. Både magnetarer och pulsarer är olika typer av neutronstjärnor: extremt sammanpackade himlakroppar med solens massa i en volym lika stor som en stad på jorden, och med starka magnetfält.

– Av de signaler vi mätte upp var några väldigt korta och extremt kraftfulla, på precis samma sätt som vissa signaler från Krabbpulsaren. Det tyder på att det vi ser verkligen är en magnetar, men på en plats där inga magnetarer har hittats tidigare.

Framtida observationer av detta system och andra kommer att hjälpa till att avgöra om källan verkligen är en ovanlig magnetar eller något annat. Mätningarna kan möjligen även förklaras av en ovanlig pulsar, eller ett dubbelsystem där ett svart hål och en tät stjärna kretsar kring varandra.

– De här radioblixtarna tycks kunna ge oss nya och oväntade insikter om hur stjärnor lever och dör, säger Franz Kirsten. Om det är riktigt kan de på samma sätt som supernovor berätta för oss om stjärnor och hur de lever i hela universum.

Filed under: SvenskTeknik