När det kommer till de största och ljusaste explosionerna som setts i universum, University of Warwick astronomer har funnit att det krävs två stjärnor för att göra en gammastrålning.

Ny forskning löser mysteriet om hur stjärnor snurrar tillräckligt snabbt för att skapa förutsättningar för att skjuta upp en stråle av mycket energiskt material i rymden, och har funnit att tidvatteneffekter som de mellan månen och jorden är svaret.

Upptäckten, redovisas i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , har gjorts med hjälp av simulerade modeller av tusentals binära stjärnsystem, det är, solsystem som har två stjärnor som kretsar runt varandra.

Mer än hälften av alla stjärnor finns i binära stjärnsystem och denna nya forskning har visat att de måste vara i binära stjärnsystem för att de massiva explosionerna ska kunna skapas.

En lång gammastrålning (GRB), den typ som undersöks i denna studie, uppstår när en massiv stjärna som är ungefär tio gånger så stor som vår sol går till supernova, kollapsar till en neutronstjärna eller ett svart hål och avfyrar en relativistisk stråle av material ut i rymden. Istället för att stjärnan kollapsar radiellt inåt, det plattar ner till en skiva för att bevara vinkelmomentet. När materialet faller inåt, att rörelsemängden skjuter upp den i form av en stråle längs polaxeln.

Men för att bilda den där strålen av material, stjärnan måste snurra tillräckligt snabbt för att skicka material längs axeln. Detta utgör ett problem eftersom stjärnor vanligtvis förlorar alla snurr de får mycket snabbt. Genom att modellera beteendet hos dessa massiva stjärnor när de kollapsar, forskarna har kunnat begränsa de faktorer som gör att en jet bildas.

De fann att effekterna av tidvatten från en nära granne - samma effekt som gör att månen och jorden låser ihop sig i sitt snurrande - kunde vara ansvariga för att dessa stjärnor snurrade i den takt som behövs för att skapa en gammastrålning.

Gammastrålningskurar är de mest lysande händelserna i universum och kan observeras från jorden när deras materialstråle är riktad direkt mot oss. Det betyder att vi bara ser runt 10-20% av GRBs i vår himmel.

Huvudförfattaren Ashley Crimes, en Ph.D. student vid University of Warwick Department of Physics, sa:"Vi förutsäger vilken typ av stjärnor eller system som producerar gammastrålningskurar, som är de största explosionerna i universum. Fram till nu har det varit oklart vilken typ av stjärnor eller binära system du behöver för att producera det resultatet.

"Frågan har varit hur en stjärna börjar snurra, eller bibehåller sin spin över tid. Vi upptäckte att effekten av en stjärnas tidvatten på sin partner hindrar dem från att sakta ner och, i vissa fall, det snurrar upp dem. De stjäl rotationsenergi från sin följeslagare, en konsekvens av det är att de sedan driver längre bort.

"Vad vi har bestämt är att majoriteten av stjärnorna snurrar snabbt just för att de är i ett binärt system."

Studien använder en samling binära stjärnevolutionsmodeller skapade av forskare från University of Warwick och Dr J J Eldridge från University of Auckland. Genom att använda en teknik som kallas binär populationssyntes, forskarna kan simulera denna mekanism i en population av tusentals stjärnsystem och på så sätt identifiera de sällsynta exemplen där en explosion av denna typ kan inträffa.

Dr Elizabeth Stanway, från University of Warwick Department of Physics, sa:"Forskare har inte modellerat i detalj för binär evolution tidigare eftersom det är en mycket komplex beräkning att göra. Detta arbete har övervägt en fysisk mekanism inom de modellerna som vi inte har undersökt tidigare, som antyder att binärer kan producera tillräckligt många GRB:er med den här metoden för att förklara antalet som vi observerar.

"Det har också funnits ett stort dilemma kring metalliciteten hos stjärnor som producerar gammastrålning. Som astronomer, vi mäter stjärnornas sammansättning och den dominerande vägen för gammastrålningsskurar kräver väldigt få järnatomer eller andra tunga grundämnen i stjärnatmosfären. Det har varit ett pussel om varför vi ser en mängd olika kompositioner i stjärnorna som producerar gammastrålningskurar, och den här modellen ger en förklaring."

Ashley tillade:"Denna modell tillåter oss att förutsäga hur dessa system bör se ut observationsmässigt när det gäller deras temperatur och ljusstyrka, och vilka egenskaper följeslagaren sannolikt kommer att vara. Vi är nu intresserade av att tillämpa denna analys för att utforska olika astrofysiska transienter, som snabba radioskurar, och kan potentiellt modellera sällsynta händelser som svarta hål som spiralerar in i stjärnor."