Støvskyer i kosmisk kredsløb – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2007 > Støvskyer i kosmisk kr...

04. april 2007

Støvskyer i kosmisk kredsløb

Det har været et mysterium for astronomerne, hvordan bestemte døende stjerner får blæst deres kæmpemæssige indhold af materiale ud i universet og skrumper ind til det, der kaldes ’hvide dværge’.  Det har de to astrofysikere Anja C. Andersen fra Dark Cosmology Centre ved Københavns Universitet og Susanne Höfner fra Uppsala Universitet en ny banebrydende teori om.

Den planetariske tåge er skabt ved at en stjerne som Solen
har afstødt det meste af sin masse ud i rummet.
Afstødningen sker ved at lyset fra stjernen blokeres af
ugennemsigtigt kulstøv. I midten af den planetariske tåge
ser stjernens indre, som er blevet til en såkaldt hvid dværg.

Jorden og de andre planeter i vores solsystem er opbygget af grundstoffer, som er blevet dannet i tidligere generationer af stjerner. Dybt i stjernernes indre kolossale hede bliver grundstofferne skabt ud fra brint, og når stjernerne eksploderer og dør, bliver stofferne skudt ud i universet som store skyer af gas og støv. Alt det støv samler sig efterhånden i klumper og bliver til nye stjerner og planeter.

Kulsorte støvskyer
Stjerner, som er mindre end vores sol eller op til otte gange så store, dør på den måde, at de først svulmer op til røde kæmpestjerner, og derefter skrumper de ind til hvide dværge. Der er to typer af røde kæmpestjerner - den ene slags indeholder meget kulstof, og den anden slags indeholder meget ilt. Når de meget kulstof-rige stjerner dør, bliver der dannet store skyer af kulstofpartikler som sod og grafit. Sod og grafit er kulsort, og når strålingen fra den døende stjerne rammer sodpartiklerne blokerer de for lyset og bliver skubbet udad i rummet, hvor de ses som kæmpemæssige støvskyer. Det er en teori, som er ca. 20 år gammel, og som passer med både observationer og modelberegninger.

Gennemsigtige støvskyer
Men for den anden type røde kæmpestjerner, som er rige på ilt, har det været et mysterium, hvordan de fik blæst deres materiale ud i rummet. De ilt-rige stjerner danner store mængder vand og silikater som blandt andet kvarts eller sandkorn. Vand og silikater er gennemsigtige, og det betyder, at når strålingen fra stjernen rammer partiklerne, går de lige igennem – ligesom når solens stråler går igennem vinduesglas. Strålingen kan altså ikke skubbe på partiklerne og være den motor, der driver støvskyerne ud i rummet.

Teorier kulkastes
Hvordan sker det så? De to astrofysikere, Anja C. Andersen og Susanne Höfner har i flere år grublet over problemet og udtænkt mulige løsninger. Først overvejede de, om der kunne være en masse jern i silikaterne, så de ikke var så gennemsigtige. Men så viste beregningerne, at hvis der var jern, ville støvkornene smelte og dermed ikke dannes.

Dernæst tænkte de, at der måske blev dannet mange molekyler, som kunne blokere for lyset og dermed drive den vind, som blæste stjernens yderste lag ud i rummet. Men modelberegningerne viste, at molekylerne ikke blokerede nok for lyset til at kunne drive processen alene.

Når stjernen bliver til en rød kæmpestjerne står den og pulserer i sine dødskramper, og måske kunne det ’sparke’ processen i gang og drive materialet fra stjernen ud. Men den teori stemte ikke overens med de faktiske observationer.

Ny kul-teori
De var tilbage til udgangspunktet, og pludselig slog det dem ”hvad nu hvis de ilt-rige stjerner også laver en vis mængde kulstøv, og at det kan spille sammen med det andet støv, som er gennemsigtigt, og tilsammen kan det sætte skub i processen med at drive stjernens yderste lag ud i rummet”? De kiggede på hinanden og turde næsten ikke tænke på, at det kunne være så simpelt – at det i virkeligheden var det samme, der skete i begge typer stjerner.

”Det er jo vidunderligt, at det kan være så simpelt, og teorien passer med alle vores efterfølgende modelberegninger”, fortæller Anja C. Andersen. Teorien passer også med de observationer, man har fra de døende røde kæmpestjerner, så kulstøv kan være forklaringen på, hvordan begge typer stjerner blæser sit materiale i rummet, hvor det bliver genbrugt i det kosmiske kredsløb til nye stjerner og planeter.

Link:
Astronomy & Astrophysics
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0702445