Ukendt

  • Ing.dk er under ombygning - vi er tilbage mandag med nyt udseende. Henover weekenden er alt vores indhold åbent, men man kan ikke logge ind og debattere.

Brun dværg i Sculptor dværggalaksen måske dannet af universets første stjerneeksplosioner

PLUS.
Illustration: Maxim Ermolenko, Bigstockphoto

Lige uden for Den Lokale Galaksegruppe, bestående af Mælkevejen, Andromedagalaksen og M33, ligger dværggalaksen Sculptor.

Selvom galaksen er Mælkevejens ’nabos nabo’, blev den først opdaget i 1937, fordi stjernerne i den gamle dværggalakse lyser svagere og ligger mere spredt end i yngre galakser som Mælkevejen.

Alligevel har forskere fra 12 forskellige universiteter nu fundet en stjerne derude - AS0039 - som kan give os en dybere forståelse af, hvordan de første stjerner og galakser tog form for 13,7 milliarder år siden.

Population III stjerner

Da gasserne i det dengang varme univers begyndte at kondensere for omkring 13,7 milliarder år siden, var langt de fleste af de atomer, vi kender i dag, ikke til stede endnu. Alle atomer, med undtagelser af brint, helium og litium, blev nemlig først skabt i stjerner og efterfølgende spredt ud i universet, da de første stjerner begyndte at eksplodere.

Derfor var det kun de allerletteste atomer – brint, helium og litium – der i første omgang kunne kondensere og blive til universets første stjerner.

Sådan lyder teorien om “Population III”-stjerner. En hypotetisk kategori af stjerner, man aldrig har observeret, men som har lagt kemiske spor i de population II-stjerner, som opstod, da materialet fra de første stjerners eksplosioner begyndte at kondensere. Hver gang en stjerne eksploderer, skabes der altså flere af de tungere stoffer.

Når astrofysikere leder efter gamle stjerner, kigger de derfor efter stjerner, der er opgjort af så lidt af de tungere stoffer, som muligt.

Normalt er jernindholdet i en stjerne en god indikator for, hvor gammel stjernen er, men forskere leder også efter andre, tungere stoffer som kulstof og magnesium. Alt efter hvordan forholdet er mellem de tungere stoffer og de lettere stoffer, kan forskerne pejle sig ind på, hvor gammel stjernen er.

Og det er netop AS0039s kemiske sammensætning, der gør den interessant for rumforskningen.

Hypernova

Selvom der tidligere er fundet stjerner med lavere jernindhold end AS0039, er det den stjerne, med den laveste mængde kulstof, vi nogensinde har observeret. Derudover indeholder AS0039 meget lidt magnesium. Både kulstof og magnesium dannes i stjerners indre, hvor temperaturen og trykket er højt nok til, at atomerne fusionerer og omdannes.

Den lave mængde kulstof og magnesium i AS0039s sammensætning tyder altså på, at stjernen allerede tog form, da stoffet i universet stadig næsten udelukkende bestod af helium, brint og litium.

Forskerne bag opdagelsen forklarer desuden, at forholdet mellem den lave mængde magnesium og de lidt højere mængder calcium og titanium også peger i retning af de hypotetiske population III-stjerner.

Ratioen mellem magnesium, calcium og titanium tyder nemlig på, at den stjerneeksplosion, der gik forud for dannelsen af AS0039, har været ti gange kraftigere end en supernova; en såkaldt hypernova.

Des større masse, en stjerne har, des større er potentialet for energiudløsning, når den eksploderer. Teorien om population III-stjerner beror på, at disse allerførste stjerner har været langt mere massive, end eksempelvis stjernen i vores solsystem.

For at efterprøve teorien forsøgte forskerne at simulere en eksplosion, der ville kunne føre til så høje mængder calcium og titanium i en stjerne, som man har observeret på AS0039.

Det mest sandsynlige scenarie var, at en stjerne med 21 gange solens masse, skabte og diffunderede det stof, AS0039 er dannet af. Hypernovaen, der gik forud for kondenseringen af AS0039 udløste ifølge simuleringen 10 x 10⁵¹ erg. Til sammenligning udløste den kraftigste supernova, vi nogensinde har observeret, 5 x 10⁵² erg.

»Undersøgelsen viser, at analyse af gamle stjerner giver os mulighed for at få indblik i energiniveauet fra de første supernovaer - og derfor også indblik i universets første skridt,« siger astrofysikeren Stefania Salvadori fra Universitet i Firenze i en pressemeddelelse.

Emner : Stjerner