En kindhest til stjernemodellerne

En international forskergruppe kan nu bevise, at de computermodeller man indtil nu har brugt til at forklare stjerners livscyklus, næppe er korrekte. Nøglen til fundet er stoffet natrium, der kan bruges til at afsløre en stjernes livshistorie

31.05.2013 | Rasmus Rørbæk Christensen

NGC 6752 er navnet på den kuglehob, som det internationale forskerhold har observeret. Den findes i stjernebilledet 'Påfuglen' og er en af de mest lysende af sin slags på nattehimmelen. Kuglehobe er et af de steder, hvor man finder de ældste stjerner, og er samtidig interessante for forskerne, da hobene kan rumme flere generationer af stjerner. (Foto: ESA/HUBBLE, NASA)

Stjerners livscyklus har i mange år været et af de fænomener i Universet, som vi troede, vi havde god forståelse for. Detaljerede computermodeller kunne forudsige, hvordan mindre stjerner, med en masse som vores egen Sol, ville ende deres dage med en fase som det, der kaldes en asymptotisk gigantstjerne. I denne sidste tid puster stjernen sig op, og slutter sine dage med at udspy en stor del af de yderste gaslag. Det er dette materiale, der skaber den næste generation af stjerner.
 
Da Universet blev skabt, bestod det næsten udelukkende af brint og helium. Alle andre grundstoffer er efterfølgende blevet skabt via kernereaktioner i stjernernes indre, og spredt i ud rummet i slutfaserne af deres liv, hvorefter det kan indgå i den næste stjernegeneration.
 
De mere poetisk anlagte kunne måske finde på at sige, at astrofysikerne nu har sat spørgsmålstegn ved, hvordan ’livets salt’ udbredes i Universet. For nye resultater piller ved, om vi så vitterlig har forstået den proces, der leder en stjerne hen til fasen med udvidelse og udledning. Resultaterne er netop blevet offentliggjort i Nature.
 
Se det ske

For én ting er teoretiske modeller – noget andet er at observere det. En international forskergruppe har brugt Europæiske Syd Observatoriums ’Very Large Telescope’ til at undersøge natriumindholdet i nogle af Mælkevejens ældste stjerne. De har fundet, at stjernerne ikke opfører sig helt, som vi troede de gjorde.
 
”Vores opdagelse har gjort os forvirrede på et højere plan, kan man sige. Tanken om at stjerner af Solens størrelse ikke endte deres livscyklus som en gigant, var grænsende til skør for stjernemodellører; alle stjerner skulle gennemgå den såkaldte AGB-fase, hvor de til sidst udsender store mængder materiale. Det har vores studie nu vist, ikke er hele forklaringen,” forklarer astrofysiker Frank Grundahl fra Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet, der har været en del af gruppen.
 
Gamle stjerner – Ny viden

Kuglehobe består af mange og meget gamle stjerner. Det er i disse, at vi finder de ældste stjerner, som videnskaben er i stand til at aldersbestemme. De er så gamle, at man regner med, at de første er blevet født på omtrent samme tid, hvor Mælkevejen blev skabt. Hobene er derfor interessante, da astrofysikere kan studere, hvordan stjerner udvikler sig og påvirker hinanden.
 
”De stjerner, vi har set på, er i den gigantiske kuglehob NGC 6752. Denne enorme sfære af oldgamle stjerner rummer flere generationer af stjerner, og har, stik i mod forventningerne, nu vist, at størstedelen af de observerede stjerner ikke når hen til AGB-fasen i deres cyklus. Det mest overraskende ved dette studie er, at vi har observeret, at op mod 70% af de stjerner, der burde være i AGB-fasen ikke var der – og aldrig ville komme det,” siger Frank Grundahl.
 
’Salt-diæt’ giver stor finale

Holdet har opdaget, at indholdet af natrium er en stærk indikator for, hvordan stjernerne kommer til at ende deres dage. Opdagelsen gør op med modellerne for, hvordan stjerner gennemgår generationsskift, fordi det nu viser sig, at det er den ældste generation af stjerner med lavt natriumindhold, der ’opnår’ at blive kæmpestjerner i AGB-fasen, mens den yngre generation har et højere natriumindhold og ikke pumper sig op til slut.
 
”Natrium finder man i ganske almindeligt bordsalt her på Jorden – derfor kan man med et glimt i øjet sige, at for at blive til kæmpestjerner i alderdommen må stjernerne ikke have for meget 'salt' i kroppen. Der er flere grunde til, at det er interessant ny viden: Dels da der vil være 70% færre af de meget klare AGB-stjerner i en kuglehob, end vi havde regnet med – og dels, at det giver os en sikker observationel verifikation af, at vores computermodeller for slutstadierne af en stjernes liv ikke er korrekte,” konkluderer Frank Grundahl.
 
Forskergruppen forventer, at man kan gøre lignende fund i andre kuglehobe, og man er nu i færd med at planlægge nye observationer.
 
Læs den videnskabelige artikel “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars” på Natures hjemmeside.
 

Forskning, Alle grupper, Alle AU-enheder, Natur og teknologi