Als het gaat om de grootste en helderste explosies in het heelal, Astronomen van de University of Warwick hebben ontdekt dat er twee sterren nodig zijn om een ​​gammaflits te maken.

Nieuw onderzoek lost het mysterie op van hoe sterren snel genoeg ronddraaien om voorwaarden te scheppen om een ​​straal van zeer energetisch materiaal de ruimte in te lanceren. en heeft ontdekt dat getijdeneffecten zoals die tussen de maan en de aarde het antwoord zijn.

De vondst, gemeld in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , is gemaakt met behulp van gesimuleerde modellen van duizenden dubbelstersystemen, dat is, zonnestelsels met twee sterren die om elkaar draaien.

Meer dan de helft van alle sterren bevindt zich in dubbelstersystemen en dit nieuwe onderzoek heeft aangetoond dat ze zich in dubbelstersystemen moeten bevinden om de enorme explosies te creëren.

Een lange gammastraaluitbarsting (GRB), het type dat in dit onderzoek is onderzocht, treedt op wanneer een massieve ster ongeveer tien keer zo groot als onze zon supernova wordt, stort in tot een neutronenster of zwart gat en vuurt een relativistische straal materiaal de ruimte in. In plaats van dat de ster radiaal naar binnen instort, het wordt plat tot een schijf om het impulsmoment te behouden. Als het materiaal naar binnen valt, dat impulsmoment lanceert het in de vorm van een straal langs de poolas.

Maar om die stroom van materiaal te vormen, de ster moet snel genoeg ronddraaien om materiaal langs de as te lanceren. Dit vormt een probleem omdat sterren gewoonlijk elke spin die ze krijgen heel snel verliezen. Door het gedrag van deze massieve sterren te modelleren terwijl ze instorten, de onderzoekers hebben de factoren die een straal veroorzaken kunnen beperken.

Ze ontdekten dat de effecten van getijden van een naaste buur - hetzelfde effect dat de maan en de aarde in hun rotatie samenhoudt - verantwoordelijk zou kunnen zijn voor het draaien van deze sterren met de snelheid die nodig is om een ​​​​gammastraaluitbarsting te creëren.

Gammastraaluitbarstingen zijn de meest lichtgevende gebeurtenissen in het heelal en zijn vanaf de aarde waarneembaar wanneer hun materiaalstraal direct op ons is gericht. Dit betekent dat we slechts ongeveer 10-20% van de GRB's in onze lucht zien.

Hoofdauteur Ashley Chromes, een doctoraat student aan de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, zei:"We voorspellen wat voor soort sterren of systemen gammaflitsen produceren, dat zijn de grootste explosies in het heelal. Tot nu toe was het onduidelijk wat voor soort sterren of binaire systemen je nodig hebt om dat resultaat te produceren.

"De vraag was hoe een ster begint te draaien, of behoudt zijn spin in de tijd. We ontdekten dat het effect van de getijden van een ster op zijn partner ervoor zorgt dat ze niet vertragen en, in sommige gevallen, het draait ze op. Ze stelen rotatie-energie van hun metgezel, met als gevolg dat ze dan verder wegdrijven.

"Wat we hebben vastgesteld, is dat de meeste sterren snel ronddraaien, juist omdat ze zich in een dubbelstersysteem bevinden."

De studie maakt gebruik van een verzameling binaire stellaire evolutiemodellen gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Warwick en Dr. JJ Eldridge van de Universiteit van Auckland. Met behulp van een techniek genaamd binaire populatiesynthese, de wetenschappers zijn in staat om dit mechanisme te simuleren in een populatie van duizenden sterrenstelsels en zo de zeldzame voorbeelden te identificeren waar een explosie van dit type kan plaatsvinden.

Dr. Elizabeth Stanway, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick, zei:"Wetenschappers hebben in het verleden niet in detail gemodelleerd voor binaire evolutie omdat het een zeer complexe berekening is om te doen. Dit werk heeft een fysiek mechanisme overwogen binnen die modellen die we nog niet eerder hebben onderzocht, dat suggereert dat binaire bestanden met deze methode genoeg GRB's kunnen produceren om het aantal dat we waarnemen te verklaren.

"Er is ook een groot dilemma geweest over de metaalachtigheid van sterren die gammaflitsen produceren. Als astronomen, we meten de samenstelling van sterren en het dominante pad voor gammastraaluitbarstingen vereist zeer weinig ijzeratomen of andere zware elementen in de stellaire atmosfeer. Er is een raadsel geweest over waarom we een verscheidenheid aan composities in de sterren zien die gammaflitsen produceren, en dit model biedt een verklaring."

Ashley voegde toe:"Dit model stelt ons in staat om te voorspellen hoe deze systemen er bij observatie uit zouden moeten zien in termen van hun temperatuur en helderheid, en wat de eigenschappen van de metgezel zullen zijn. We zijn nu geïnteresseerd in het toepassen van deze analyse om verschillende astrofysische transiënten te onderzoeken, zoals snelle radioflitsen, en kan mogelijk zeldzamere gebeurtenissen modelleren, zoals zwarte gaten die in sterren spiralen."