Nyheter – Løpsk superstjerne beviser stjernerekord

 

Løpsk superstjerne beviser stjernerekord

Den bemerkelsesverdige oppdagelsen av en løpsk superstjerne i vår nabogalakse kan gi et svar forskere har søkt i mange tiår: Hvor tunge og energirike kan stjerner bli? Tegn på ekstremt tunge stjerner er funnet.

 

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Gasståken 30 Doradus i Den store magellanske sky og den spesielle stjernehopen R136. Nede til høyre er den løpske, svært tunge stjernen innfelt og bevegelsesretningen antydet.
Foto: NASA, ESA, C. Evans (Royal Observatory Edinburgh), N. Walborn (STScI) og ESO

Rundt omkring i Universet finnes det stjerner i sterkt varierende størrelser og masser. Vår sol er en helt middels stjerne – det finnes stjerner som veier bare 7-8 prosent så mye og som sender ut ekstremt lite lys i forhold til Solen. Det finnes også stjerner som veier mer enn 100 ganger så mye og som sender ut mange millioner ganger så mye lys.

De letteste stjernene er kjøligst (overflatetemperatur 3000-4000 grader), sender ut minst lys og lever lengst tid – opptil 10 billioner år (10 000 milliarder). Solen er midt i sitt liv som vil vare totalt 12 milliarder år. Men de tyngste stjernene sløser kraftig med energien, er svært varme (temperatur på overflaten over 30 000 grader) og dør i et kosmisk kjempesmell allerede etter omkring 2,6 millioner år. Slike eksplosjoner kalles hypernovaer fordi de er mye voldsommere enn supernovaer og de etterlater et sort hull. Eksplosjonen kan også forårsake et såkalt gammaglimt.

Men hvor tunge kan egentlig stjerner bli? Inntil for 30 år siden ville de fleste forskere svart 60 ganger Solens masse. Ifølge teoriene skulle tyngre stjerner blitt så ustabile at de rett og slett blåser seg elv i stykker. Senere er adskillig tyngre eksemplarer oppdaget både i Melkeveien og i fjernere galakser. På grunn av sin enorme lysstyrke kan slike superstjerner observeres på veldig stor avstand.

Den løpske stjernen (prikk midt på bildet).
Foto: NASA; ESA, J. Walsh (ST-ECF) og ESO

BRISTENDE SUPERREKORD

På 80-tallet var objektet R136 i Den store magellanske sky (LMC) gjenstand for mye oppmerksomhet. MLC er en liten galakse som går i bane rundt Melkeveien og befinner seg 170 000 lysår fra oss. Det kunne se ut til at en av stjernene i R136 kunne ha opptil 2000 ganger Solens masse. Observasjoner med romteleskopet Hubble viste at det i virkeligheten er snakk om en lang rekke mindre ekstreme stjerner som ligger (i kosmisk sammenheng!) tett ved hverandre. Likevel har flere av disse stjernene minst 100 ganger så stor masse som Solen.

Men jakten på masserekorden har fortsatt. Eta Carinae, bare 8000 lysår unna, hadde antagelig minst 100 ganger Solens masse i sin barndom. For øyeblikket slanker Eta Carinae seg svært kraftig. Flere andre rekordkandidater er også funnet (Se mer om tunge stjerner her).

Høyoppløselig bilde av gasståken 30 Doradus og dens tallrike lyssterke og tunge stjerner.
Foto: ESO, J. Alves (Calar Alto, Spania) og B. Vandame og Y. Beletski (ESO)

SUPERSTJERNE PÅ RØMMEN

Ferske observasjoner gjort med romteleskopet Hubble og teleskoper på bakken viser at en intenst lysende, blå stjerne farer vekk fra Tarantell-tåken, også kalt 30 Doradus. Denne tåken er hjemmet til blant annet den enorme stjernehopen R136.

Stjernen er nå 375 lysår fra hjemmet sitt og farer vekk med 300 000 km/t (85 km/s). På grunn av lysstyrken, fargen og temperaturen må stjernen være usedvanlig tung, omkring 90 ganger tyngre enn Solen. Overflatetemperaturen estimeres å være hele 50 000 grader (på Solen er det 5770 grader) og stjernen sender ut 1,2 millioner ganger mer lys. Alderen er beskjedne 1 million år.

Men hva slynget den ut av hjemmet sitt? Den eneste sannsynlige forklaringen er at tyngdekreftene fra en vesentlig større nabo kastet den ut. Og da kommer vi opp mot 150 ganger Solens masse! Det vil i tilfelle være rekord og en masse som ligger i overkant av det de fleste forskere har regnet som sannsynlig. Men forskerne som står bak undersøkelsene av stjernene i denne ekstreme hopen antyder at det er tegn på stjerner med opptil 300 solmasser i området. Dette er langt over grensen for hvor tunge man regner med at stjerner kan være i våre dager. I Universets barndom var slike masser derimot ikke uvanlige. Her ligger det til rette for meget interessant forskning i årene som kommer og den vil gi oss innsikt også i de tidlige fasene til Universet.

Men siden slike stjerner produserer ekstreme mengder med de tunge grunnstoffene som vi og Jorden består av, samt forårsaker eksepsjonelt voldsomme smell, er de meget interessante. Stjerner som starter sine liv med mer enn 40-60 solmasser kan etterlate et sort hull. Vi kan regne med at det i løpet av et par millioner år vil bli dannet mange sorte hull i R136 og dens omgivelser!

Men det slutter ikke er! To andre, usedvanlig hete og tunge stjerner ser også ut til å være slynget ut fra gasståken 30 Doradus. Disse undersøkes nå og kan gi enda mer kunnskap om hva som skjuler seg inne i den tette tåken.

: Slik kan den 90 solmasser tunge stjernen ha blitt slynget ut av stjernehopen der den ble født for mindre enn to millioner år siden.
1: To meget tunge stjerner går i bane rundt hverandre inne i stjernehopen R136.
2: En tredje stjerne, muligens på hele 150 solmasser, trenger seg inn i dobbeltstjernesystemet. .
3: Den minst tunge av de tre stjernene tar med seg bevegelsesmoment fra inntrengeren. .
4: Den letteste stjernen når unnslipningshastighet og slynges ut av hopen.
Illustrasjon: NASA, ESA og A. Feild (STScI)

STORSLANKER’N

Så tunge stjerner som dette lever på slanker’n nesten hele livet. Fra de er blitt til blåser de av seg stoff i stadig mer enorme mengder. I 2,5 millioner år kaster de av seg stoff svarende til opptil flere jordkloder hvert år.

Deretter svulmer de og blåser av seg tykke gass-skall i voldsomme nys, opptil et par solmasser i slengen (svarende til mange hundre tusen jordkloder). I denne fasen lyser de kraftigere enn noen andre, ikke-eksploderende stjerner i Universet. Vi har flere eksempler på lysstyrker mer enn 10 millioner ganger Solens. Etter denne 10 000 år lange fasen krymper det som er igjen og blir minst 10 ganger varmere. Detaljene i hva som skjer videre er man ikke sikre på, men etter omkring 200 000 år (muligens tidligere!) vil stjernen eksplodere som en hypernova og etterlate et sort hull. Dette er de uten sammenligning voldsomste stjernesmellene i Universet og noen ganger oppstår et gammaglimt som i et minutts tid sender ut ekstreme mengder energirik stråling. Lysglimtet kan skinne sterkere enn resten av Universet til sammen denne korte tiden. Gammaglimt kan være dødelige på opptil 2 millioner lysårs avstand. Se mer om farlige gammaglimt her. For øyeblikket blåser den løpske stjernen av seg stoff tilsvarende en jordklode med en hastighet på formidable 12,4 millioner km/t!

En stjerne som opprinnelig har 120-150 ganger Solens masse vil når den eksploderer ha slanket seg helt til 10-30 solmasser.

USEDVANLIG STJERNEFABRIKK

Stjerner og planeter dannes i enorme skyer av støv og gass som befinner seg mellom stjernene. En slik stjernefabrikk kan produsere hundrevis eller tusenvis av stjerner i løpet av 50 millioner år. Tåken 30 Doradus er også en slik stjernefabrikk, men av et ganske annet kaliber: Tettheten er unormalt høy og forholdene ligger til rette for dannelsen av sjeldent tunge stjerner. Først dannes en stjerne med omkring 8 solmasser som begynner å skinne som en vanlig stjerne mens den fortsetter å trekke til seg mer stoff. Den store tettheten i gass-skyen gjør at stjernen vokser inntil strålingen dens er blitt så intens at den blåser bort det innfallende stoffet. Da har stjernen nådd sin maksimale masse.

STJERNEFORSKNING

Undertegnede har i mange år simulert utviklingen til svært tunge stjerner, slik som disse, fra de dannes og frem til de eksploderer. Dette er et krevende forskningsfelt fordi datamodellene er omfattende og krever veldig mye fysikk. Det er derfor bare noen få steder i verden er utført, Oslo er ett av disse og det eneste i Skandinavia.

Slik kan det hende den løpske stjernen vil eksplodere om halvannen million år. Gass-stråler feier med en milliard km/t ut i to retninger og forårsaker en av Universets voldsomste energiutladninger. Tilbake vil det ligge et sort hull.
Illustrasjon: Dana Berry, SkyWorks Digital

Denne typen stjerner, gammaglimt, dannelse av sorte hull og trusselen fra gammaglimt mot livet på Jorden presenteres utførlig med en rekke spektakulære filmer og animasjoner i DVD-en ”Universet – en spektakulær reise i kosmos”.

MER INFORMASJON

Pressemelding fra STScI

Mer om oppdagelsen

Melkeveiens mest ekstreme stjerne?

Historiens kraftigste smell - forklaringen

Tidenes kraftigste lysblaff fra gammaglimt

Massedød kan skyldes kosmisk supereksplosjon

 

 

 

PRESSEKONTAKT:

Knut Jørgen Røed Ødegaard
Astronom

Telefon: 992 77 172 (mobil)
Epost: knutjo@astro.uio.no

 

Opprettet 13.05.10, oppdatert 13.05.10 av Knut Jørgen Røed Ødegaard
Adresse: knutjo@astro.uio.no