Pressmeddelande

Solens äldsta tvilling hittad

ESO:s VLT ger nya ledtrådar för att lösa litium-mysterium

28 augusti 2013

Ett internationellt astronomteam lett av astronomer i Brasilien har använt ESO:s Very Large Telescope för att identifiera och studera den äldsta soltvilling man hittills upptäckt. Stjärnan HIP 102152 ligger 250 ljusår från jorden och liknar solen ännu mer än någon annan soltvilling - förutom att den är nästan fyra miljarder år äldre. Denna äldre, men annars nästan identiska, tvilling ger oss en möjlighet utan motstycke att se hur solen kommer att se ut när den åldras. De nya observationerna ger också en viktig första länk mellan en stjärnas ålder och dess halt av grundämnet litium, samt antyder att HIP 102152 kan omges av steniga planeter.

Astronomer har bara observerat solen med teleskop de senaste 400 åren – en mycket liten del av solens levnadstid på 4,6 miljarder år. Det är väldigt svårt att studera historien och den framtida utvecklingen hos vår stjärna. Istället kan vi leta efter de mycket ovanliga stjärnor som är nästan exakt som vår sol, men som är i andra stadier i sina liv. Nu har astronomer hittat en stjärna som är i princip en identisk tvilling till solen, men fyra miljarder år äldre – som ett verklighetens motsvarande till tvillingparadoxen [1].

Jorge Melendez vid Universidade de São Paulo i Brasilien har lett teamet och varit med och skrivit den nya forskningsartikeln. Han förklarar:

- Under många årtionden har astronomer letat efter soltvillingar för att förstå vår egen livgivande stjärna bättre. Men man har hittat väldigt få sedan den första som hittade 1997. Vi har nu tagit spektra av hög kvalitet med VLT och kan detaljgranska soltvillingar med hög precision för att svara på frågan om solen verkligen är speciell.

Teamet har studerat två soltvillingar [2] – en som man trodde var yngre än solen (18 Scorpii) och en som förväntades vara äldre (HIP 102152). De använde spektrografen UVES på Very Large Teleskope (VLT) vid ESO:s Paranalobservatorium för att dela upp ljuset från stjärnan i sina beståndsdelar. På så sätt kunde man bestämma kemiska och andra egenskaper hos dessa stjärnor i detalj.

De fann att HIP 102152, som ligger i stjärnbilden Stenbocken, är den äldsta soltvillingen man hittills funnit. Dess ålder är 8,2 miljarder är, jämfört med solens 4,6 miljarder år. 18 Scorpii, å andra sidan, bekräftades vara yngre än solen – ungefär 2,9 miljarder år gammal.

Genom att studera den åldriga soltvillingen HIP 102152 låter forskarna förutspå vad som kan hända vår sol när den når en så hög ålder, och de har redan gjort en viktig upptäckt. Melendes förklarar.

– En fråga vi ville svara på var om solens kemiska sammansättning är typisk. Speciellt, varför har den så låga halter av litium?

Litium är det tredje grundämnet i det periodiska systemet och skapades vid Big Bang tillsammans med väte och helium. Under många år har astronmerna funderat på varför vissa stjärnor verkar ha mindre litium än andra. Med dessa nya observationer av HIP 102152 har astronomerna tagit ett stort steg mot att lösa detta mysterium med upptäckten av ett samband mellan en en solliknande stjärnas ålder och dess litiumhalt.

Vår egen sol innehåller bara en procent av den mängd litium som fanns i det material den bildades från. Undersökningar av yngre soltvillingar har antytt att dessa yngre släktingar skulle innehålla mycket större mängder litium, men fram till nu har forskarna inte kunna bevisa ett klart samband mellan ålder och litiumhalt [3].

TalaWanda Monroe vid Universidade de São Paulo är första författare till den nya artikeln.

– Våra observationer visar att HIP 102152 innehåller väldigt lite litium. Detta betyder att vi för första gången kan visa att äldre soltvillingar har lägre litiumhalter än vår sol eller yngre soltvillingar. Vi kan därför vara säkra på att stjärnor på något sätt förstör sitt litium när de åldras, och att solens litiumhalt verkar vara normalt för dess ålder [4], slår hon fast.

Historien har också en spännande slutkläm. HIP 102152, visar det sig, har en ovanlig kemisk sammansättning som skiljer sig från de flesta andra soltvillingar, men liknar solens. Båda stjärnor saknar ämnen som är vanliga i meteoriter och på jorden. Det är en stark antydan att det kan finnas steniga planeter runt HIP 102152 [5].

Noter

[1] Många har säkert hört talas om tvillingparadoxen: en tvilling åker på en rymdfärd och kommer tillbaka till jorden yngre än sitt syskon. Även om detta inte alls handlar om resande, ser vi två olika åldrar för två stjärnor som annars är väldigt lika – som ögonblicksbilder av solens liv vid olika stadier.

[2] Soltvillingar, solanaloger eller solliknande stjärnor är stjärnkategorier som antyder deras likhet med vår egen sol. Soltvillingar är de som mest liknar vår sol, och de har väldigt liknande massa, temperatur och kemisk sammansättning. Soltvillingarna är väldigt ovanliga, men de andra klasserna, där likheterna inte är lika strikta, är mycket mer vanliga.

[3] Tidigare studier har indikerat att en stjärnas litiumhalt också kan påverkas av om den har gigantiska planeter (eso0942, eso0118, artikel i Nature), även om dessa resultat också har ifrågasatts (ann1046).

[4] Det är fortfarande oklart hur litium förstörs inuti stjärnorna, även om ett flertal processer har föreslagits för att transportera litium från en stjärnas yta till dess djupare liggande lager, där det kan förstöras.

[5] Om en stjärna innehåller mindre av grundämnena vi hittar i steniga kroppar indikerar det att det är sannolikt att den har steniga jordliknande planeter eftersom sådana planeter låser upp dessa grundämnen när de bildas från en skiva som omger stjärnan. Detta stöds av radialhastighetsmätningar av stjärnan med ESO:s spektrograf HARPS, som indikerar att det inte finns några jätteplaneter inom stjärnans beboeliga zon. Detta gör det möjligt att det istället finns mindre, jordliknande planeter runt HIP 102152; i system med jätteplaneter nära stjärnan är chanserna att hitta mindre jordliknande planeter mycket mindre eftersom små steniga kroppar rubbas och förstörs av de större planeterna.

Mer information

Resultaten presenteras i artikeln “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun” av TalaWanda Monroe m. fl. som publiceras i tidskriften Astrophysical Journal Letters.

Teamet består av TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brasilien [USP]), Iván Ramírez (The University of Texas at Austin, USA), David Yong (Australian National University, Australien [ANU]), Maria Bergemann (Max Planck institutet för astrofysik, Tyskland), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (University of Chicago, USA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (University of Cambridge, Storbritannien), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasilien), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade de Porto, Portugal) och Fabrício C. Freitas (USP).

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
• Vanliga frågor om ESO och Brasilien (på engelska)
• Bilder på VLT

Kontakter

TalaWanda R. Monroe
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Tel: +55 11 3091 2815
E-post: tmonroe@usp.br

Jorge Meléndez
Universidade de São Paulo
São Paulo, Brazil
Tel: +55 11 3091 2840
E-post: jorge.melendez@iag.usp.br

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 eso1337 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.