Lág-natríumkúr lykillinn að háum aldri stjarna

Stjarneðlisfræðingar undrandi á nýjum mælingum VLT

Sævar Helgi Bragason 29. maí 2013 Fréttir

Nýjar mælingar VLT benda til þess að sumar stjörnur komist aldrei á það ævistig að varpa mestum hluta lofthjúps síns út í geiminn

  • NGC 6752, kúluþyrping

Stjörnufræðingar hafa lengst af búist við því að stjörnur sem líkjast sólinni varpi mestum hluta lofthjúps síns út í geiminn undir lok ævinnar. Nýjar mælingar sem gerðar voru á stórri stjörnuþyrpingu með hjálp Very Large Telescope ESO sýna að meirihluti stjarna sem rannsakaðar voru, komust aldrei á þetta stig á ævi sinni — öfugt við það sem búist var við. Stjörnufræðingarnir komust að því, að magn natríums í stjörnunum bendir sterklega til þess hvernig þær enda ævi sína.

Um árabil hafa menn talið sig skilja vel hvernig stjörnur þróast og enda ævi sína. Nákvæm tölvulíkön spáðu fyrir um að stjörnur, með sambærilegan massa og sólin okkar, færu í gegnum skeið við ævilok — kallað lárétta risagreinin (e. asymptotic giant branch) eða AGB [1] — þar sem þær byrja að glata stórum hluta massa síns á formi gass og ryks í kjölfar lokablossa kjarnasamruna.

Efnið sem kastast út í geiminn [2] myndar næstu kynslóðir stjarna en þessi hringrás massataps og endurfæðingar er nauðsynleg til að útskýra efnafræðilega þróun alheimsins. Þetta ferli veitir líka efnin sem þarf til að mynda reikistjörnur og jafnvel hráefnin í líf.

Þegar ástralski stjarneðlisfræðingurinn Simon Campbell við Monash University Center for Astrophysics í Melbourne skoðaði gamlar ritrýndar vísindagreinar fann hann ýmislegt sem benti til þess, að sumar stjörnur fylgdu af einhverjum ástæðum ekki reglunni og hoppuðu alveg yfir AGB-skeiðið. Campbell hefur um þetta eftirfarandi orð:

„Fyrir vísindamann sem sérhæfir sig í þróun stjarna var þetta galið! Allar sjtörnur ganga í gegnum AGB ferlið samkvæmt líkönum okkar. Ég fór í tvígang yfir allar gömlu rannsóknirnar og komst að því að þetta hafði ekki verið nógu vel rannsakað. Ég ákvað því að rannsaka þetta sjálfur þrátt fyrir að hafa litla reynslu af stjörnuathugunum.“

Campbell og samstarfsfólk hans notaði Very Large Telescope (VLT) ESO til að rannsaka vandlega stjörnur í kúluþyrpingunni NGC 6752 í stjörnumerkinu Páfuglinum. Þessi stóri hópur aldraðra stjarna geymir bæði stjörnur af fyrstu kynslóð og annarri kynslóð sem myndaðist nokkru seinna [3]. Hægt er að greina sundur kynslóðirnar með því að mæla magn natríums sem þær innihalda — nokkuð sem VLT sjónaukinn er fær um.

„FLAMES litrófsritinn á VLT getur rannsakað mörg fyrirbæri í einu í hárri upplausn og var því eina tækið sem gerði okkur kleift að ná góðum mælingum á 130 stjörnum í einu. Það leyfði okkur ennfremur að rannsaka stóran hluta kúluþyrpingarinnar í einu vetfangi,“segir Campbell.

Niðurstöðurnar komu á óvart. Allar AGB-stjörnurnar voru af fyrstu kynslóð og með lágt natríuminnihaldn en engin af stjörnunum af annarri kynslóð, sem höfðu hærra natríummagn, höfðu orðið AGB-stjörnur. Allt að 70% stjarna gengu ekki í gegnum lokablossa kjarnasamruna og skeið massataps [4] [5].

„Svo virðist sem stjörnur verði að vera á „lág-natríumkúr“ til að komast á AGB-stigið á gamalsaldri. Þessi niðurstaða er mikilvæg af ýmsum ástæðum. Þetta eru björtustu stjörnurnar í kúluþyrpingum svo það verður 70% minna um björtustu stjörnurnar en kenningin spáir fyrir um. Þetta þýðir líka að tölvulíkön okkar af stjörnum eru ófullkomin og verður að laga!“ segir Campbell að lokum.

Stjörnufræðingarnir vænta svipaðra niðurstaðna um aðrar stjörnuþyrpingar og eru frekari mælingar fyrirhugaðar.

Skýringar

[1] AGB stjörnur eru nefndar eftir staðsetningu þeirra á Hertzsprung-Russell línuriti, grafi sem sýnir birtustig stjarna sem fall af lit þeirra.

[2] Til skamms tíma lýsir þetta útkastaða efni upp vegna orkuríkrar útfjólublárrar geislunnar frá stjörnunni svo úr verður hringþoka (sjá til dæmis eso1317).

[3] Þótt stjörnur í kúluþyrpingu myndist allar nokkurn veginn samtímis, er nú nokkuð vel staðfest að þær eru ekki eins einföld og menn töldu eitt sinn. Þær innihalda venjulega tvær eða fleiri kynslóðir stjarna með mismunandi magn af léttum frumefnum eins og kolefni, nitur og — sem var mikilvægt í þessari rannsókn — natríum.

[4] Talið er að stjörnur sem sleppi AGB stiginu muni þróast beint í hvíta dverga úr helíumi og kólna smám saman á mörgum milljónum ára.

[5] Talið er að natríumið sjálft sé orsök þessarar ólíku hegðunar en sanna þarf tengsl þess við undirliggjandi ástæðuna sem er enn á huldu.

Frekari upplýsingar

Þessi rannsókn var kynnt í greininni „Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars“ eftir Simon Campbell o.fl., sem birtist á netinu í tímaritinu Nature þann 29. maí 2013.

Í rannsóknarteyminu eru Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne í Ástralíu), Valentina D'Orazi (Macquarie University, Sydney í Ástralíu; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra í Ástralíu [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn í Þýskalandi), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhus University í Danmörku).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1323.

Tengdar myndir

  • kúluþyrping, NGC 6752Á þessari mynd Wide Field Imager á 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum í La Silla stjörnustöðinni í Chile sést kúluþyrpingin NGC 6752 í stjörnumerkinu Páfuglinum. Rannsóknir á þessari þyrpingu sem gerðar voru með Very Large Telescope ESO hafa óvænt leitt í ljós að margar stjarnanna ganga ekki í gegnum massatap undir lok ævinnar. Mynd: ESO