På sporet af de første stjerner – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2007 > På sporet af de første...

31. august 2007

På sporet af de første stjerner

De første stjerner i det tidlige univers var kæmpestore og levede kun kort inden de eksploderede. Men hvor store var de? Hidtil har der været teorier om, at de har været 100 eller måske endda 1.000 gange så store og tunge som vores Sol. Men nye beregninger af astrofysiker ved Niels Bohr Institutet, Camilla Juul Hansen viser, at de første stjerner ’kun’ var 20 til 40 gange så store som Solen.

Ny forskning viser, at de første stjerner i det
tidlige univers var mindre end hidtil antaget.
De havde mellem 20 og 40 solmasser og
levede kun kort. Ved deres død eksploderede
de i kæmpemæssige supernovaer, og ved at
analysere deres grundstoffer kan man
beregne alder og størrelse.

De første stjerner er umulige at observere. Men når stjerner dør og eksploderer, efterlader de sig spor i form af kæmpeskyer af gasser og grundstoffer, som er blevet skabt i stjernens indre processer og ved selve eksplosionen. De spor fortæller både om selve stjernen og om stjernens forgængere.

Kosmisk kredsløb
Universet er et stort genbrug. Efter Big Bang for 13,7 milliarder år siden var universet en tæt ursuppe af hed plasma, og straks derefter blev gasarterne brint og helium dannet. Gassen samler sig i store skyer, der bliver tættere og tættere, tyngdekraften får den kompakte gas til at kollapse, og trykket opvarmer stofferne. I den proces dannes en stjerne, som altså er en stor kugle af glødende gas. I stjernens indre kolossale hede smelter brint-atomer sammen og bliver til helium. De kan smelte sammen og blive til kul, andre grundstoffer til sidst til jern. Når alle atomerne inde i midten er blevet til jern, dør stjernen.

Meget store og tunge stjerner dør meget dramatisk i en kæmpe supernova-eksplosion. Under eksplosionen dannes der tunge grundstoffer som guld, uran, barium og strontium, og de skydes ud i rummet som kæmpestore skyer af gas og støv. Af skyerne dannes der nye stjerner, og for hver generation dannes der flere og flere nye tunge grundstoffer. Kombinationen af grundstoffer i supernova-eksplosionen fortæller om, hvor mange generationer af stjerner, der er gået forud.

Observationer kombineres med computermodel
Camilla Juul Hansen har analyseret grundstofferne i supernovaer fra det meget tidlige univers. Observationerne er udført på VLT, Very Large Telescopes i Chile. Et japansk forskerhold har udviklet en helt ny og meget detaljeret computermodel for stjerneprocesser og supernova-eksplosioner. Ved at kombinere analyserne fra de faktiske observationer med de teoretiske beregningsmodeller opnåede Camilla Juul Hansen et billede af nogle de første stjerner i universet.

”Det viste sig, at stjernerne ikke kunne være 100-1.000 gange så store som Solen. Så ville de ikke kunne udsende deres materiale som kæmpeskyer til rummet. De ville kollapse i et sort hul og deres materiale ville ikke indgå i nye stjernedannelser”, forklarer Camilla Juul Hansen. ”Derimod passer processen med vores målinger på stjerner, som er mellem 20 og 40 gange Solens masse”.

Det er specielt tilstedeværelsen af barium og strontium, der afslører stjernernes størrelse. De to grundstoffer dannes kun ved supernovaeksplosioner af stjerner med 20-40 solmasser. Da det samtidig er supernovaer, som er meget fattige på tungere grundstoffer, viser det, at det er stjerner fra de allerførste generationer af stjerner.