Stjernedød på ny måde – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2006 > Stjernedød på ny måde

20. december 2006

Stjernedød på ny måde

Forskere på Niels Bohr Institutet har opdaget en helt ny måde, som store, tunge stjerner kan dø på. De dør ikke som normalt i en dramatisk supernova-eksplosion. Når deres brændstof inde i midten er brugt op, falder de bare sammen og danner et sort hul. Den nye opdagelse er offentliggjort i det ansete videnskabelige tidsskrift, Nature.

 

Hidtil har man troet, at der kun var to måder, stjerner kunne dø på – 1: den måde som de mindre og mellemstore stjerner dør på, og 2: den måde, som de store, tunge stjerner dør på. Vores sol er en mellemstor stjerne. Når stjerner, som er mindre end vores sol eller op til 8 gange så stor som solen, dør, sker det ved, at de langsomt sender deres ydre skal af gaståger ud i verdensrummet, mens den inde i midten efterlader en hvid dværg, der er en meget varm, solid kerne på størrelse med Jorden.

Når de meget tunge stjerner, der er cirka 8 gange så tunge som vores sol, dør, sker det meget dramatisk. De eksploderer og danner en supernova. Selve eksplosionen varer kun nogle få sekunder, men den sky, som er dannet af eksplosionen, fortsætter med at udvide sig i de næste tusinder af år. Inde i midten dannes der en neutronstjerne eller et sort hul, som er meget kompakte kerner. Et sort hul er så kompakt, at der ikke kan slippe lys ud derfra, men når der falder ’noget’ ind imod det sorte hul, mens det roterer kraftigt, kan det nogle gange prelle af og blive sendt ud i universet som gammaglimt. Gammaglimtene kan observeres fra satellitter. Cirka én ud af tusinde supernovaer udsender gammaglimt.

Den nye opdagelse
I maj og juni i år blev to langvarige gammaglimt observeret med NASA-satellitten, Swift. Gammaglimt er kraftfulde udbrud af gammastråler, der kommer langvejs fra i universet. Der har været en intens udvikling i undersøgelserne af disse stråler i løbet af de sidste 10 år, og man har fundet ud af, at gammaglimt, som varer længere end 2 sekunder, kommer fra døende tunge stjerner.

 

Gammaglimt kan opstå, når gigantiske stjerner med stor fart roterer, mens stjernen kollapser. I midten dannes en kompakt kerne af enten en neutronstjerne eller et sort hul. Langs med stjernens omdrejningsakse skydes en kraftig stråle af stjernemateriale ud i rummet med næsten lysets hastighed, og i sammenstødet med stjernens ydre skal af gasser skabes der yderligere en udstråling af fotoner.

Galaksen hvor gammaglimtet blev observeret 5. maj 2006. Det er en spiralformet galakse, som ligger 1.300 millioner lysår borte. Den gule pil viser, hvor stjernen kollapsede, nemlig i det stjernedannende område i en af galaksens spiralarme.

 

Forskergruppen fra DARK Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet med astrofysiker Johan Fynbo i spidsen observerede de to gammaglimt og omgivelserne intensivt i løbet af juni, juli, august og september 2006. Normalt ville de være efterfulgt af en supernova-eksplosion, men det bemærkelsesværdige var, at der ikke var nogen supernova i forbindelse med de to gammaglimt.

Konklusionen
Der er to mulige konklusioner. 1: Den ene er, at gammaglimtene ikke var forårsaget af tunge stjerner. 2: Den anden er, at de var forårsaget af tunge stjerner, som ikke skabte supernova eksplosioner. Ved at fokusere på udbruddet fra maj, som forskerne har de tydeligste målinger af, har de opnået klare optagelser i virkelig god observations-kvalitet, og samtidig har de lavet en spektralanalyse. Det gjorde, at gruppen var i stand til at lokalisere nøjagtigt hvor i den fjerne galakse, udbruddet fandt sted.

Galaksen viste sig at være en mindre spiralformet galakse, og udbruddet fandt sted i et kompakt stjernedannende område i én af galaksens spiralarme. Det er et meget stærkt bevis for, at den stjerne, der udsendte gammaglimtet, var en stor tung stjerne, da de kun findes i de stjernedannende områder.

Tunge stjerne kan simpelthen kollapse
Ud fra de nye opdagelser kan man derfor drage den slutning, at hvor man indtil nu har troet, at tunge stjerner altid døde med voldsomme supernova-eksplosioner og slyngede enorme mængder af materiale ud i rummet, er det altså ikke altid tilfældet.

Teorien er derfor, at nogle tunge stjerner simpelthen kollapser og danner et sort hul. Det sorte hul kan enten dannes på samme måde, som når vand løber ud af afløbet i en vask, eller det kan ske på en indirekte måde ved at noget af materialet bliver slynget ud, men så falder tilbage og danner det sorte hul. Sådanne stjerner ville afgive meget lidt materiale til verdensrummet.

Eftersom det kun er en brøkdel af supernovaerne, der udsender gammaglimt, spekulerer forskerne nu på, om der er stjerner, der hverken laver supernovaer eller gammaglimt. Dem kan man ikke se, for hvis der ikke sendes noget ud i verdensrummet – hverken ved en supernova-eksplosion eller ved et gammaglimt, er der ikke noget lys at måle. Men der kan måske være noget andet, man kan måle. Stjernedøden kan tænkes at udsende gravitations- eller tyngdekraft-bølger, og dem kan man måske måle nogle år ude i fremtiden fra de nye satellitter, som kommer op, fortæller Johan Fynbo.

 


Hvid dværg. (Ring Nebula M57). Dette er resterne af en stjerne, der døde ved at slynge sin ydre skal af gasser ud for omkring 6.000-8.000 år siden. I midten ses stjernens varme kerne, en såkaldt hvid dværg, der er cirka på størrelse med Jorden. De ydre lag bevæger sig væk fra den hvide dværg med en fart af nogle tiendedele af en kilometer pr. sekund. Alle stjerner, som er mindre end vores sol og op til 8 gange større, menes at dø på denne måde.

 

 

 

Supernova. (Krabbe-tågen M1) Dette er resterne af en stjerne, der eksploderede som en supernova i år 1054. I midten er en neutronstjerne. Det er en ekstremt kompakt kerne med ca. den samme vægt som solen, men med en radius på kun 10 kilometer. De ydre lag bevæger sig væk med en hastighed af 10.000 km pr. sekund. Skyerne fra supernovaerne er det materiale, der danner nye stjerner, og af de rester, der er tilbage, bliver planeterne dannet. Alle vores tunge grundstoffer som jern, guld, sølv osv. er lavet i supernovaer og slynget ud i rummet ved eksplosionen. Stjerner, som er cirka 8 gange tungere end solen, har man hidtil troet altid døde på denne måde.


NASA: Gammaglimt:
http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2003/0319hete.html

NASA: Gammaglimt:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/grbs_explosion.html

DARK Cosmology Centre:
www.dark-cosmology.dk