eso1252no — Pressemelding

Stjerner avslører hemmeligheten bak ungdommelig utseende

19 December 2012

Noen mennesker er i god form selv i en alder av 90, mens andre er skrøpelige før de fyller 50. Vi vet at hvor raskt folk eldes bare er løst knyttet til hvor gamle de faktisk er og kan ha mer å gjøre med deres livsstil. En ny studie utført med MPG/ESOs 2,2-metersteleskop ved La Silla-observatoriet og Romteleskopet Hubble (NASA/ESA) viser at det samme gjelder for stjernehoper.

Kulehoper er store kuleformede stjerneansamlinger holdt sammen av gjensidige gravitasjonskrefter mellom de mange titusener av enkeltstjerner. De skriver seg fra universets barndom og er typisk 12–13 milliarder år gamle (til sammenligning inntraff Big Bang for 13,7 milliarder år siden). Det finnes omtrent 150 kulehoper i Melkeveien og de inneholder mange av vår galakses aller eldste stjerner.

Selv om stjernene er gamle og hopene ble dannet i den fjerne fortid, har astronomer oppdaget at enkelte av stjernehopene fortsatt er unge til sinns. Studien ble utført med MPG/ESOs 2,2-metersteleskop og NASA/ESAs Hubble-teleskop. Resultatene presenteres i tidsskriftet Nature 20. desember 2012.

"Selv om hopene ble til for milliarder av år siden, lurte vi på om enkelte kanskje kunne eldes raskere eller saktere enn andre," sier teamleder Francesco Ferraro ved Universitet i Bologna i Italia. "Ved å undersøke fordelingen av en spesiell type blå stjerner som finnes i slike hoper, oppdaget vi at enkelte hoper faktisk hadde utviklet seg mye raskere enn andre. Vi kom dessuten fram til en metode for å bestemme hvor fort aldringen gikk."

Stjernehoper blir til i løpet av en forholdsvis kort tidsperiode, hvilket betyr at alle stjernene i en hop har noenlunde samme alder. Fordi kulehoper er svært gamle og fordi lyssterke, massive stjerner raskt bruker opp sitt brennstoff, burde det bare være stjerner med liten masse som fortsatt lyser i hopene i dag.

Dette viser seg imidlertid ikke å være tilfelle. Under visse forhold får stjerner ny livsgnist ved at de tilføres ekstra brennstoff, som feter dem opp og gir dem markant høyere lysstyrke. Det kan skje ved at en stjerne suger til seg materiale fra en nabostjerne, eller ved at stjernen kolliderer og smelter sammen med en annen. Slike revitaliserte stjerner kalles "blue stragglers", et uttrykk man på norsk kan oversette med blå etternølere [1], og deres høye masse og kraftige lysstyrke står sentralt i den nye studien.

Etter hvert som en stjernehop eldes, synker tyngre stjerner mot sentrum i en prosess som minner om sedimentasjon (bunnfelling). Den høye massen til blå etternølere innebærer at disse stjernene påvirkes mye av denne prosessen, samtidig som lysstyrken gjør dem relativt lett å observere og identifisere [2].

For å forstå stjernehopers aldring kartla forskerteamet posisjonen til de blå etternølerne i 21 ulike kulehoper. Dataene kom fra MPG/ESOs 2,2-metersteleskop, Romteleskopet Hubble (NASA/ESA) og andre observatorier [3]. Hubble-teleskopet leverte høyoppløste bilder av de tettpakkede sentrene til 20 av hopene, mens bilder fra bakkebaserte teleskoper hadde større synsfelt og ble brukt til å studere hopenes ytre regioner der stjernetettheten er mye lavere.

Analysen av observasjonsdataene avdekket at enkelte hoper så unge ut, med blå etternølere spredt jevnt utover, mens en større gruppe framstod gamle, med sine blå etternølere klumpet sammen i sentrum av hopene. En tredje gruppe befant seg midt i aldringsprosessen – stjernene nærmest kjernen var på vei innover, og først senere vil stjernene lenger ut i hopen følge etter.

"Siden kulehopene ble dannet noenlunde samtidig, tyder funnene våre på store forskjeller mellom hopene i hvor fort utviklingen går," kommenterer medforfatter Barbara Lanzoni (Universitet i Bologna i Italia). "For hopene som eldes raskest, tror vi sedimentasjonsprosessen kan være fullført i løpet av noen få hundre millioner år. Når det gjelder de 'tregeste', kan prosessen ta flere ganger lenger tid enn universets nåværende alder."

Etter hvert som de tyngste stjernene synker inn mot senteret, vil kulehopen til slutt gjennomgå et fenomen kalt kjernekollaps, der hopens sentralområde krymper og stjernene der pakkes enda tettere sammen. Prosessene som leder fram til en kjernekollaps, er rimelig godt forstått; man må bl.a. ta hensyn til stjernenes antall, tetthet og hastighet i hopen. Men hvor fort disse prosessene skjer, har så langt ikke vært kjent [4]. Denne nye studien gir de første empiriske bevis for hvor raskt forskjellige kulehoper eldes.

Fotnoter

[1] Betegnelsen blå etternølere ("blue stragglers") har stjernene fått på grunn av sin blå farge og det faktum at de utviklingsmessig ligger etter nabostjernene. De framstår med andre ord yngre.

[2] Sammenlignet med andre stjerner i kulehoper har blå etternølere forholdsvis høy lysstyrke og masse. Det finnes selvsagt andre stjerner som har en av disse egenskapene, men ikke begge.

Røde kjempestjerner er mer lyssterke, men fordi de er mye mindre massive enn blå etternølere, påvirkes de i mindre grad av sedimentasjonsprosessen. (Det er lett å skille de to stjernetypene ettersom fargen er så forskjellig.)

Da massive stjerner eksploderte som supernovaer for milliarder av år siden, i kulehopenes tidlige liv, ble det dannet nøytronstjerner. Disse små og ekstremt tette stjernerestene er omtrent like tunge som blå etternølere, så de påvirkes av sedimentasjonsprosessen på samme måte. Derimot er de utrolig vanskelige å observere og derfor ikke egnede objekter for denne studien.

I kulehopene er altså blå etternølere de eneste stjernene som har både høy masse og høy lysstyrke.

[3] Av de totalt 21 hopene inkludert i studien, ble 20 observert med Hubble-teleskopet, 12 med MPG/ESOs 2,2-metersteleskop, åtte med Canada-France-Hawaii-teleskopet og en med NAOJs Subaru-teleskop.

[4] Aldringshastigheten er en komplisert funksjon av stjernenes antall, tetthet og hastighet i hopen. De to første størrelsene er relativt enkle å bestemme, men ikke stjernenes hastigheter. Tidligere studier av kulehopers dynamiske aldringsprosess ble derfor basert på teoretiske modeller. Den nye metoden bruker derimot utelukkende empiriske målinger.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature 20. desember 2012: "Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers" av F. R. Ferraro et al.

Forskerteamet består av F. R. Ferraro (University of Bologna, Italia), B. Lanzoni (University of Bologna), E. Dalessandro (University of Bologna), G. Beccari (ESO, Garching, Tyskland), M. Pasquato (University of Bologna), P. Miocchi (University of Bologna), R. T. Rood (University of Virginia, Charlottesville, USA), S. Sigurdsson (Pennsylvania State University, USA), A. Sills (McMaster University, Hamilton, Canada), E. Vesperini (Indiana University, Bloomington, USA), M. Mapelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), R. Contreras (University of Bologna), N. Sanna (University of Bologna), og A. Mucciarelli (University of Bologna).

Studien er del av Cosmic-Lab-prosjektet (www.cosmic-lab.eu) finansiert av det europeiske forskningsrådet ERC. Støtten er på totalt 1,8 millioner fordelt over fem år. (Mer informasjon om ERC på engelsk: Set up in 2007 by the European Union, the ERC aims to stimulate scientific excellence in Europe by encouraging competition for funding between the very best, creative researchers of any nationality and age. Since its launch, the ERC has funded over 2 500 researchers and their frontier research projects across Europe. The ERC operates according to an "investigator-driven", or "bottom-up", approach, allowing researchers to identify new opportunities in all fields of research (Physical Sciences and Engineering, Life Sciences, and Social Sciences and Humanities). It has also become a benchmark of the competitiveness of national research systems and complements existing funding schemes at national and European levels. The ERC, which is the newest component of the EU's Seventh Research Framework Programme, has a total budget of €7.5 billion from 2007 to 2013. Last year, the European Commission proposed a substantial increase in the ERC's budget for 2014 to 2020 under the new framework programme ('Horizon 2020'). The ERC is composed of an Executive Agency and a Scientific Council. The Scientific Council is made up of 22 top researchers and sets the ERC's scientific strategy. The ERC is led by President Prof. Helga Nowotny and the Scientific Council is represented in Brussels by Secretary General Prof. Donald Dingwell. The ERC Executive Agency implements the "Ideas" Specific Programme and is led by Director (ad int.) Pablo Amor.)

I 2012 feirer European Southern Observatory (ESO) 50-årsjubileum. ESO er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Francesco Ferraro
University of Bologna
Italy
Tlf.: +39 051 209 5774
E-post: francesco.ferraro3@unibo.it

Barbara Lanzoni
University of Bologna
Italy
Tlf.: +39 051 209 5792
E-post: barbara.lanzoni3@unibo.it

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6855
E-post: ousher@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1252 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1252no
Navn:NGC 6388
Type:• Milky Way : Star : Grouping : Cluster : Globular
Facility:Hubble Space Telescope,MPG/ESO 2.2-metre telescope
Science data:2012Natur.492..393F

Bilder

Kulehopen NGC 6388 observert ved European Southern Observatory
Kulehopen NGC 6388 observert ved European Southern Observatory
Kulehopen NGC 6388 observert med Romteleskopet Hubble (NASA/ESA)
Kulehopen NGC 6388 observert med Romteleskopet Hubble (NASA/ESA)
NGC 6388 observert fra bakken og fra verdensrommet
NGC 6388 observert fra bakken og fra verdensrommet
Kulehoper observert med Hubble og med bakkebaserte teleskoper
Kulehoper observert med Hubble og med bakkebaserte teleskoper