22 min

Studerar extrema rymdfenomen

En supernova är en stjärna som exploderar. När material från supernovan slungas ut i rymden sprids grundämnen som kan bilda nya stjärnor och planeter. Josefin Larsson är astronom och undersöker hur stjärnexplosioner och jetstrålar bildas. Forskningen kan också ge ökad förståelse för universums barndom och för fysikaliska processer i extrema miljöer.

Josefin Larsson

Docent i materialvetenskap, främst tunnfilmsfysik

Wallenberg Academy Fellow 2015

Lärosäte:
KTH

Forskningsområde:
Studerar jetstrålar och stjärnexplosioner med hjälp av data från rymdobservationer

Det upptäcks många supernovor varje år. Traditionen är att de döps efter årtalet och första lediga bokstav i alfabetet.

– Jag studerar bland annat supernovan 1987A som upptäcktes för snart trettio år sedan. Den finns i en liten granngalax till oss som heter Lilla magellanska molnet och ligger bara 160 000 ljusår bort, det är jättenära, säger Josefin Larsson och ler.
På datorskärmen visar hon en serie bilder tagna av rymdteleskopet Hubble och en filmsnutt där supernovan roterar i 3D. Man ser tydligt hur den utvecklas år för år, med en växande och asymmetrisk kärna. Hon använder bilderna för att kartlägga strålningen och förstå förloppet i explosionen.

– 1987A är unik eftersom den är så närbelägen och det gör att man kan få en sådan här spatialt upplöst bild. Det är den närmsta supernovan jag tittar på.

Aktiva galaxer

Josefin Larsson är uppvuxen i Malmö och läste fysik och astronomi vid Lunds universitet. Det var de ämnen som var mest intressanta, så det var ett lätt val konstaterar hon. Efter magisterexamen i fysik blev hon antagen till Cambridge Universitys doktorandprogram i Storbritannien där hon arbetade med observationer av aktiva galaxkärnor.

– Vi tror att alla galaxer har ett supermassivt svart hål i mitten. Supermassivt betyder att massan är mellan en miljon och en miljard gånger solens massa. I de galaxer som kallas aktiva håller det på att falla in materia i de svarta hålen och då uppstår det väldigt mycket strålning. När jag doktorerade tittade jag framförallt på röntgenstrålningen.

Väl hemma i Sverige igen efter tre år vid Cambridge fick hon en tjänst som postdoktor på Oskar Kleincentret för kosmopartikelfysik, OKC, som är ett samarbete mellan KTH och Stockholms universitet. Sedan 2012 tillhör hon KTH:s avdelning för partikel och astropartikelfysik. I samma korridor, två dörrar bort, huserar Christer Fuglesang, Sveriges första och hittills enda astronaut.

– Här finns också folk som arbetar med instrumentutveckling. Det är inget jag själv sysslar med men det är intressant att vara nära den verksamheten.
Som biträdande lektor undervisar hon KTH-studenterna i astrofysik. På fritiden lär hon gärna ut en annan, mer jordnära, fysisk färdighet.

– Jag är konståkningstränare. Det är väldigt roligt, men just nu har jag ingen egen grupp utan hoppar in som vikarie.

Explosioner och jetstrålar

Med stöd av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse försöker Josefin Larsson förstå hur stjärnexplosioner och jetstrålar bildas. För att kunna göra det behöver man studera olika typer av rymdfenomen som till exempel supernovor, aktiva galaxer och gammablixtar, berättar hon.

– Jetstrålar är smala strålar av plasma som rör sig nästan lika snabbt som ljuset. De uppträder i alla möjliga tids- och längdskalor. De finns i de aktiva galaxerna men också i vissa typer av supernovaexplosioner och kallas då gammablixtar. De bildas även i andra system som jag inte tittar på.

Möjligen är jetstrålar en del av svaret på hur stjärnor exploderar. Jetstrålar är också förträffliga laboratorier för att studera grundläggande fysik och processer som inte kan återskapas här på jorden.

– Det är mycket extrema miljöer vi studerar, med hastigheter nära ljusets, väldigt höga energier och kraftiga gravitationsfält.

Både supernovor och jetstrålar påverkar sin omgivning, och har stor betydelse för hur galaxer utvecklas. I de aktiva galaxerna är jetstrålarna enorma, de kan gå i genom hela galaxen och existera i miljontals år. Jetstrålarna i gammablixtarna är mycket mindre och syns ibland bara några sekunder.

– Gammablixtar kan registreras på väldigt långt avstånd. Det innebär att dessa händelser indirekt kan lära oss mer om hur det såg ut i tidiga universum.

”Anslaget ger mig möjligheten att anta ett mer långsiktigt perspektiv, jag kan planera lite större och längre projekt helt enkelt. Att via fellownätverket få träffa och utbyta erfarenheter med andra forskare som är i samma karriärsteg är också väldigt positivt.”

Utveckla nya modeller

Josefin Larsson använder sig av data från både rymd- och markbaserade teleskop. För supernovan 1987A finns det optiska bilder, men när det gäller gammablixtar och supernovor längre bort finns inga bilder. Där får man tolka datakurvor och modellera tidsserier över strålningen på annat sätt.

– Vilken typ av data jag behöver beror på vilket objekt och vilket våglängdsområde jag tittar på. Roligast är när jag får titta på helt nya data från observationer och se något för första gången.

På senare år har forskarna börjat förstå mer om hur den energirika gammastrålningen i jetstrålar uppstår. Det gör att man nu kan börja testa olika modeller för att få fram de fysikaliska egenskaperna, som bland annat hur snabbt jetstrålarna rör sig.

– Jag vill dels fortsätta arbeta med sådana modeller men också se hur dessa egenskaper hänger ihop med explosionen i supernovan, säger Josefin Larsson.

 

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström