Supernovaestråler forklarer muligvis gamle stjerner rige på tunge elementer

Forskere ved Niels Bohr-instituttet har muligvis løst et mysterium om gamle stjerner i den ydre Mælkevejen. Disse stjerner er unormalt rige på tunge elementer som guld, platin og uran - tunge elementer, der normalt ses i senere generationer af stjerner. Forskerne mener, at de tunge elementer i disse meget gamle stjerner stammer fra eksplosive jetfly fra supernovaer. Supernovaestrålerne kunne have beriget gasskyer med de tunge elementer, der senere dannede disse stjerner.

NGC 4594, en skiveformet spiral galakse med omkring 200 milliarder stjerner. Mælkevejen er en spiralgalakse, ligesom NGC 4594. Over og under det galaktiske plan for både NGC 4594 og Mælkevejen er der en glorie, der inkluderer ældre stjerner, der dateres tilbage til galakens barndom for milliarder af år siden. I princippet bør halo-stjernerne være primitive og dårlige i tunge elementer som guld, platin og uran. Men det er de ikke. Ny forskning viser, at forklaringen kan ligge i voldelige jetfly fra eksploderende gigantiske stjerner. Billedkredit: ESO

Forskerteamet observerede 17 stjerner på den nordlige himmel med European Southern Observatory (ESO) teleskoper og med det nordiske optiske teleskop (IKKE). Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters den 14. november 2011.

De 17 stjerner i undersøgelsen er små, lette stjerner, der lever længere end store massive stjerner. De brænder ikke brint længere, men kvælder op i røde giganter, der senere afkøles og bliver hvide dværge. Dette billede viser CS31082-001. Via Niels Bohr Institute

Kort efter Big Bang menes universet at have været domineret af mystisk mørkt stof sammen med de lyse elementer brint og helium. Da det mørke stof og gasser sammensat af brint og helium klumpede sammen via deres egen tyngdekraft, dannede de de første stjerner.

I det brændende indre af disse stjerner dannede termonuklear fusion af brint og helium de første tungere elementer som kulstof, nitrogen og ilt. Denne fusionsproces er det, der gør det muligt for alle stjerner at skinne, og opbygningen af ​​tyngre elementer fra lettere elementer er det, der giver os den forskellige række stof omkring os på Jorden og i rummet i dag. Inden for et par hundrede millioner år efter universets fødsel menes alle de kendte elementer at have dannet sig - men kun i små mængder. Således skulle de tidligste stjerner kun indeholde en tusindedel af de tunge elementer, der ses i dag i stjerner i den senere generation, ligesom vores egen sol.

Hver gang en massiv stjerne brænder ud og dør i en voldsom eksplosion kendt som en supernova, skyder den nyligt dannede tunge elementer ud i rummet. De tunge elementer bliver en del af store gasskyer, som i sidste ende sammentrækkes og til sidst kollapser for at danne nye stjerner. På denne måde bliver de nye generationer af stjerner rigere på tunge elementer.

Vores Mælkevejsgalakse, set indefra. Billedkredit: Steve Jurvetson

Det er derfor overraskende at finde stjerner fra det tidlige univers, der er relativt rige på de meget tyngste elementer. Men de findes - også i vores egen galakse, Mælkevejen.

Terese Hansen, fra Niels Bohr-instituttet ved Københavns Universitet, sagde:

I de ydre dele af Mælkevejen er der gamle stellære fossiler fra vores egen galakse s barndom. Disse gamle stjerner ligger i en glorie over og under galaksen s flade skive. I en lille procentdel - cirka 1-2 procent af disse primitive stjerner - finder man unormale mængder af de tyngste elementer i forhold til jern og andre normal tunge elementer.

Hansen sagde, at der er to teorier, der kan forklare de tidlige stjerner overdosis af tunge elementer. En teori er, at disse stjerner alle er tæt binære stjernesystemer, hvor en stjerne har eksploderet som en supernova og har coatet sin ledsagerstjerne med et tyndt lag friskfremstillet guld, platin, uran og så videre.

Den anden teori er, at tidlige supernovaer kunne skyde de tunge elementer ud i jetfly i forskellige retninger, så disse elementer ville blive indbygget i nogle af de diffuse gasskyer, der dannede nogle af de stjerner, vi ser i dag i galaksen s halo.

Hun sagde:

Mine observationer af stjernenes bevægelser viste, at det store flertal af de 17 tunge elementrige stjerner faktisk er single. Kun tre (20 procent) hører til binære stjernesystemer. Dette er helt normalt; 20 procent af alle stjerner tilhører binære stjernesystemer. Så teorien om den forgyldte nabostjerne kan ikke være den generelle forklaring. Årsagen til, at nogle af de gamle stjerner blev unormalt rige på tunge elementer, må derfor være, at eksploderende supernovaer sendte jetfly ud i rummet. I supernovaeksplosionen dannes de tunge elementer som guld, platin og uran, og når jetflyene rammer de omgivende gasskyer, vil de blive beriget med elementerne og danne stjerner, der er utroligt rige på tunge elementer.

Bundlinjen: En undersøgelse fra Niels Bohr Institute, der blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters den 14. november 2011, afslører, at antikke stjerner i den ydre glorie i vores Melkevejs galakse - som er unormalt rige på tunge elementer som guld, platin og uran - muligvis kunne have resulteret fra eksplosive jetfly fra supernovaer. I dette scenarie ville supernovaestrålerne have beriget gasskyer med tunge elementer, der senere dannede disse stjerner.

Læs mere på Niels Bohr Institute

En kraftig supernova eksploderer relativt tæt på Jorden

Oprettelse af en Mælkevej