Pressmeddelande

Stjärnor blir äldre med natriumsnål kost

Stjärnteorier i gungning efter nya mätningar från VLT

29 maj 2013

Astronomer förväntar sig att stjärnor som solen kommer att kasta ut en stor del av materialet i sina utkanter när de närmar sig livets slut. Men nya observationer av en gigantisk stjärnhop gjorda med ESO:s Very Large Telescope visar att de flesta stjärnor – mot alla förväntningar – aldrig ens når denna fas i sin utveckling. Det internationella teamet bakom observationerna fann också att halten av grundämnet natrium i stjärnorna var en perfekt indikation för att förutspå hur stjärnorna dör.

Astronomerna har länge trott sig förstå hur stjärnor utvecklas och dör. Detaljerade beräkningar förutspår att stjärnor med en massa som liknar solens går igenom en period i slutet av sina liv då de gör åt med sitt sista bränsle och kastar ut en stor andel av sin massa i rymden i form av gas och stoft. Fasen kallas den asymptotiska jättegrenen (på engelska asymptotic giant branch, AGB [1]). 

Det utkastade materialet [2] sprids ut i rymden och blir sedan en del av råmaterialet när nästa generations stjärnor bildas. Denna cykel då stjärnorna förlorar material som sedan ger upphov till återfödelse är viktig för att förklara hur universums innehåll och kemi utvecklas med tiden. Processen ger också upphov till materialet som krävs för att bilda planeter - och till och med ingredienserna för organiskt liv.

Men när den australiensiske teoretikern Simon Campbell vid Monashuniversitetets centrum för astrofysik i Melbourne letade igenom gamla artiklar hittade han spännande antydningar om att vissa stjärnor kanske inte följer de här reglerna och kanske helt enkelt kan hoppa över AGB-fasen. Han berättar:

– För en forskare som gör modeller av stjärnornas fysik lät dessa antydningar galna! Alla stjärnor ska gå igenom AGB-fasen enligt våra modeller. Jag dubbelkollade allla tidigare studier med fann att detta inte hade undersökts ordentligt. Jag bestämde mig för att göra det själv, trots att jag inte tidigare hade så mycket erfarenhet av observationer. 

Campbell och hans team använde ESO:s Very Large Telescope (VLT) för att noggrant studera ljuset från stjärnor i den klotformiga stjärnhopen NGC 6752 i den södra stjärnbilden Påfågeln. Denna stora boll av åldriga stjärnor innehåller både en första generation stjärnor, samt en andra generation som bildades något senare [3]. Dessa två generationer stjärnor kan skiljas åt tack vara att de innehåller olika mängder natrium - vilket kan mätas upp från de högkvalitativa data som man fick från VLT. 

– FLAMES, en spektrograf med hög upplösning som kan observera många objekt samtidigt, var det enda instrumentet som kunde ge oss riktigt högkvalitativa data samtidigt för 130 stjärnor. Med det kunde vi också observera en stor del av klothopen samtidigt, säger Campbell. 

Resultaten överraskade. Samtliga AGB-stjärnorna i studien tillhörde den första generationen stjärnor, som har låga halter natrium. Men ingen av andra generationens stjärnor, med högre halter av natrium, hade kommit till AGB-fasen. Så många som 70 procent av de stjärnorna höll inte på att gå igenom den sista förbrännings- och massförlust-fasen [4][5].

– Det verkar som att stjärnor måste “äta natriumsnålt” för att kunna nå AGB-fasen när de blir äldre. Den här observationen är viktig av många anledningar. Dessa stjärnor är de som lyser starkast i klothopar - så det borde alltså finnas 70 procent färre av dessa stjärnor än vad teorierna förutspår. Det betyder också att våra datormodeller av stjärnor är ofullständiga och måste fixas! avslutar Campbell.

Teamet förväntar sig finna liknande resultat i andra stjärnhopar och nya observationer är planerade.

Noter

[1] AGB-stjärnor får sitt underliga namn tack vare sin position i det så kallade Hertzsprung-Russell-diagrammet, där man visar stjärnornas ljusstyrka emot deras färger. 

[2] Under en kortare tid lyses detta utkastade material upp av den starka ultravioletta strålningen från stjärnan och skapar en planetarisk nebulosa (se till exempel eso1317).

[3] Även om stjärnorna i en klotformad stjärnhop bildades ungefär samtidigt, är det idag väletablerat att dessa system inte är så enkla som man tidigare trodde. De innehåller ofta två eller fler generationer stjärnor med olika halter av olika lätta kemiska ämnen så som kol, kväve och natrium - som är viktigt för den här studien. 

[4] Man tror att stjärnorna som inte går igenom AGB-fasen utvecklas direkt till heliumrika vita dvärgar som gradvis svalnar under många miljarder år.

[5] Man tror inte att det är natrium i sig som är anledningen till skillnaderna, men den bakomliggande anledningen måste vara nära länkad till natriumhalten.

Mer information

Resultaten presenteras i en artikel “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars” av Simon Campbell m. fl. som publiceras online i tidiskriften Nature den 29 maj 2013.

Teamet består av of Simon W. Campbell (Monashuniversitetet, Melbourne, Australien), Valentina D’Orazi (Macquarieuniversitetet, Sydney, Australien; Monashuniversitetet), David Yong (Austaraliens nationella universitet, Canberra, Australien [ANU]), Thomas N. Constantino (Monashuniversitetet), John C. Lattanzio (Monashuniversitetet), Richard J. Stancliffe (ANU; Bonnuniversitetet, Tyskland), George C. Angelou (Monashuniversitetet), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU) samt Frank Grundahl (Aarhusuniversitetet, Danmark).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln
• Bilder på VLT
• ESO:s bilder av planetariska nebulosor

Kontakter

Simon Campbell
Monash University
Melbourne, Australia
Tel: +61 3 9905 4454
E-post: simon.campbell@monash.edu

John Lattanzio
Monash University
Melbourne, Australia
Tel: +61 3 9905 4428
E-post: john.lattanzio@monash.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1323 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.