supernova

Supernovan kan ge oss svaren

Äntligen kan forskarna studera hela ­universum. Nya instrument ger möjlighet att mäta gravitationsvågorna i rymden.

För 100 år sedan förutspådde Albert Einstein gravitationsvågornas existens i den allmänna relativitetsteorin. Men de har inte kunnat mätas eftersom de är så extremt små. Först för ett år sedan skedde genombrottet inom rymdforskningen.

De amerikanska universiteten Caltech och MIT lyckades då utveckla mätinstrumentet Ligo:s gravitationsvågs-detektorer som observerade två svarta hål som gick samman till ett. Entusiasmen var förståelig. Observationen var som när Galilei för första gången riktade sitt teleskop mot rymden. Fram till dess hade forskarna endast kunnat observera ungefär 2 procent av universum.

– Resten utger inte elektromagnetisk strålning. Med hjälp av gravitationsvågor kan vi studera övriga 98 procent, förklarar Michele Zanolin, professor i rymdfysik på Embry-Riddle universitetet i Arizona. Han är chef för specialistgruppen för supernovor som jobbar med Ligo.

Hans team analyserar materialet som Ligo pumpar ut, ett tidsödande arbete eftersom en rad tester måste utföras för att eliminera fel. Tillsammans leder de nästa utmaning: att med hjälp av gravitationsvågor studera supernovor som kan ge oss ny kunskap om universum.

En supernova är en stjärna som dör i rymdens mest våldsamma explosion. Så mycket energi och ljuskraft frigörs att supernovan under en kort tid kan lysa ljusare än hela vår galax och starkare än vår sol beräknas göra under sin livstid. Explosionen sprider gravitationsvågor som kan fångas upp av Ligos detektorer. Kvar efter explosionen blir antingen en liten enormt kompakt kärna som består nästan helt av neutroner, och därför kallas neutron-stjärna, eller ett svart hål om den ursprungliga stjärnan varit extremt massiv, minst 15 gånger vår sols massa, eftersom inte ens neutroner då kan överleva kärnans kollaps. Det är det sista alternativet som intresserar Michele Zanolin mest.

– Supernovor har rymdens mest extrema fysiska förhållanden, till exempel de högsta temperaturerna och den största massan. Genom att studera dessa situationer kan man göra revolutionerande framsteg. Vi kommer att förstå hur svarta hål blir till och även andra fysiska fenomen som handlar om enormt kompakta, massiva ting, säger Michele.

Därför utvecklas nu planer på att bygga nya detektorer, Ligo 3:e generationen, specialiserade på att upptäcka supernovor. 1 miljard dollar beräknas kalaset kosta. Men under tiden får de existerande detektorerna duga. Michele Zanolin väntar sig en supernova redan nästa år.

– Om vi ser till vår galax historia under de senaste århundradena, så har en supernova setts ungefär vart 40:e år. Vi har inte haft en i vår galax på 80–90 år, så vi går på övertid.

När en supernova exploderar sänds en chockvåg utåt men den håller allt stoft fast bakom sig. Efter ungefär en dag blir vågen tunnare och materia kan frigöra sig, och först då kan man se något genom ett teleskop. Den stora fördelen med Ligo jämfört med ett teleskop är att gravitationsvågorna tillkommer inom en bråkdels sekund efter en explosion. Dessutom blir de inte störda av materia som de stöter på under sin väg genom rymden, som elektromagnetisk strålning, som behövs för att se något med blotta ögat, blir.

– När chockvågen har släppt materian är alla intressanta saker redan över. Det är som om du kommer in i ett rum där en bomb redan har detonerat och bara ser damm, jämfört om du tar ett foto med en röntgenkamera just när bomben exploderar, förklarar Michele Zanolin.

Före Ligos upptäckt i fjol fanns ju redan Einsteins allmänna relativitetsteori, men när det gäller supernovor färdas astrofysikerna i okänd terräng.

Supernovor är inte bara viktiga för att förstå universums tillkomst, utan också för livet på jorden just nu. Utan supernovor kan vi inte leva. Med explosionen kastas grundämnen, till exempel syre, magnesium, kalcium och järn ut i rymden, och gör liv möjligt på jorden, till och med för våra egna kroppar. I själva verket är människor gjorda av små bitar av exploderande stjärnor, enligt bland andra astronomen Mark Sullivan. Visserligen kan grundämnen som vi behöver, till exempel syre och kol, bildas i vanliga stjärnor men supernovor sprider ut dem i rymden med vansinnig kraft. Alla grundämnen som är tyngre än järn kan bara bildas genom en supernovaexplosion eftersom atomkärnorna inte bildas förrän vid extremt höga temperaturer.

– Till exempel allt guld och all platina som finns på jorden skapades inte här utan genom en supernova, förklarar Michele Zanolin. Så småningom kom stoftet till vårt solsystem och landade på jorden.

Samtidigt kan dessa hetlevrade stjärnor bli mänsklighetens värsta fiende. En supernova explosion på gränsen till vårt solsystem skulle helt förinta oss,

Vi behöver inte direkt oroa oss. Vår egen sol har inte tillräckligt mycket massa för att bli en supernova och närmsta kandidat håller sig på behörigt avstånd.

– Den närmsta stjärnan som skulle kunna bli en supernova heter Betelgeuse och befinner sig runt 640 ljusår från jorden, säger Michele Zanolin.

Prenumerera på Fokus!

Fokus, 144 kronor per månad!