Pressemeddelelse

Stjernen, der ikke burde eksistere

31. august 2011

Et hold af europæiske astronomer har brugt ESO’s Very Large Telescope (VLT) til at opspore en stjerne i Mælkevejen, som mange troede umuligt kunne eksistere. De har opdaget, at denne stjerne næsten udelukkende består af brint og helium og kun har bemærkelsesværdigt små mængder af andre grundstoffer i sig. Den interessante sammensætning placerer stjernen i den ”forbudte zone” i en alment anerkendt teori om stjernedannelse hvilket betyder, at den aldrig burde være blevet dannet. Resultatet bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature den 1. september.

En lyssvag stjerne i stjernebilledet Leo (på dansk Løven) kaldet SDSS J102915+172927 [1] har vist sig at have det laveste indhold af grundstoffer tungere end helium (det, som astronomer kalder metaller) ud af alle stjerner, der indtil nu er blevet undersøgt. Den har en masse, der er mindre end Solens, og den er sandsynligvis mere end 13 milliarder år gammel.

”En alment anerkendt teori siger, at stjerner som denne, med en lav masse og ekstremt lavt indhold af metaller, ikke burde eksistere, fordi skyerne af materiale, som de bliver dannet af, aldrig kunne trække sig sammen,” [2] siger Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Tyskland og Observatoire de Paris, Frankrig), som er hovedforfatter af artiklen. ”Det var overraskende for første gang at finde en stjerne i denne ’forbudte zone’, og det betyder, at vi kan blive nødt til at genoverveje nogle af modellerne for stjernedannelse.”

Holdet har analyseret stjernens egenskaber ved hjælp af X-shooter og UVES-instrumenterne på VLT [3]. Det har gjort det muligt for dem at måle forekomsten af de forskellige grundstoffer i stjernen. De har fundet ud af, at indholdet af metaller i SDSS J102915+172927 er over 20.000 gange mindre end i Solen [4] [5].

”Stjernen er lyssvag og så metal-fattig, at vi kun kunne opfange signaturen fra ét grundstof, der er tungere end helium – calcium – i vores første observationer,” siger Percarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, Frankrig), som har ledet projektet. ”Vi blev nødt til at bede om ekstra teleskoptid hos ESO’s generaldirektør for at studere stjernens lys i endnu større detalje og med en lang eksponeringstid for at forsøge at finde andre metaller.”

Kosmologer mener, at de letteste grundstoffer – brint og helium – blev skabt kort tid efter Big bang sammen med noget litium [6], mens næsten alle andre grundstoffer blev dannet senere hen i stjerner. Supernovaeksplosioner spreder stjernematerialet ud i det interstellare medium, så det bliver beriget med metaller. Nye stjerner dannes af dette berigede medium, så de indeholder en større mængde metaller end de ældre stjerner. Derfor fortæller mængden af metaller i en stjerne os noget om, hvor gammel den er.

”Stjernen, som vi har studeret, er ekstremt metal-fattig hvilket betyder, at den er meget primitiv. Den kan være en af de ældste stjerner, der nogensinde er blevet opdaget,” tilføjer Lorenzo Monaco (ESO, Chile), som også har været involveret i undersøgelsen.

En anden overraskelse ved SDSS J102915+172927 er manglen på litium. En stjerne af den alder burde have en sammensætning, der ligner Universets kort tid efter Big bang, dog med lidt flere metaller i sig. Men holdet er kommet frem til, at mængden af litium i stjernen er mere end 50 gange lavere end forventet i det materiale, der blev produceret under Big bang.

”Det er et mysterium, hvordan litium, der blev dannet lige efter Universets begyndelse, er blevet ødelagt i denne stjerne,” tilføjer Bonifacio.

Forskerne påpeger også, at den besynderlige stjerne højst sandsynligt ikke er enestående. ”Vi har identificeret adskillige andre kandidatstjerner, der kan have et metalniveau, der minder om, eller endda er lavere end, det, vi ser i SDSS J102915+172927. Vi har nu planer om at observere dem med VLT for at se, om det er tilfældet,” siger Caffau afslutningsvis.

Noter

[1] Stjernen er katalogiseret i Sloan Digital Sky Survey eller SDSS. Tallene henviser til objektets position på himlen.

[2] Alment anerkendte teorier om stjernedannelse siger, at stjerner med en masse så lav som for SDSS J102915+172927’s vedkommende (omkring 0,8 gange Solens masse eller mindre) først kan blive dannet efter, at supernovaeksplosioner har beriget det interstellare medium over en kritisk værdi. Det skyldes, at de tungere grundstoffer fungerer som ’kølemidler’, der hjælper med at udstråle varmen fra gasskyer i det interstellare medium, så tyngdekraften kan trække dem sammen og danne stjerner. Uden metallerne vil trykket på grund af opvarmning være for stort, og skyernes tyngdekraft vil være for svag til at skyerne kan trækkes sammen. Særligt én teori peger på kulstof og ilt som de primære ’kølemidler’, og i SDSS J102915+172927 er mængden af kulstof lavere end det minimum, der anses for nødvendigt for, at denne nedkøling kan være effektiv.

[3] X-Shooter og UVES er spektrografer på VLT – instrumenter, der bruges til at sprede lyset fra himmellegemer ud i dets forskellige farver og gøre det muligt at foretage detaljerede analyser af legemernes kemiske sammensætning. X-shooter fanger et meget bredt område af bølgelængder inden for et objekts spektrum i én optagelse (fra ultraviolet til nær-infrarød). UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) er et optisk instrument med høj opløsning.

[4] Stjernen HE 1327-2326, der blev opdaget i 2005, har det laveste kendte indhold af jern, men er rig på kulstof. Den nyligt analyserede stjerne har det laveste indhold af metaller, når alle grundstoffer tungere end helium bliver taget i betragtning.

[5] ESO’s teleskoper har været dybt involverede i mange opdagelser af de mest metalsvage stjerner. Nogle af de tidlige resultater blev rapporteret i eso0228 og eso0723, og den nye opdagelse viser, at observationer med ESO’s teleskoper har ført astronomer et skridt nærmere mod at finde den første generation af stjerner.

[6] Den oprindelige kernesyntese henviser til produktionen af grundstoffer med mere end en proton få øjeblikke efter Big bang. Denne produktion skete i løbet af meget kort tid og gav kun mulighed for at danne brint, helium og litium, men ingen tungere grundstoffer. Big bang-teorien siger, og observationer bekræfter, at det oprindelige stof (i forhold til masse) bestod af omkring 75 % brint, 25 % helium og spor af litium.

Mere information

Denne forskning bliver præsenteret i artiklen ”An extremely primitive halo star” af Caffau med flere, der udkommer i den udgave af tidsskriftet Nature, der udkommer 1. september.

Holdet består af Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg [ZAH], Tyskland og GEPI — Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS, Frankrig [GEPI]), Piercarlo Bonifacio (GEPI), Patrick François (GEPI and Université de Picardie Jules Verne, Amiens, Frankrig), Luca Sbordone (ZAH, Max-Planck Institut für Astrophysik, Garching, Tyskland, and GEPI), Lorenzo Monaco (ESO, Chile), Monique Spite (GEPI), François Spite (GEPI), Hans-G. Ludwig (ZAH and GEPI), Roger Cayrel (GEPI), Simone Zaggia (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), François Hammer (GEPI), Sofia Randich (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien), Paolo Molaro (INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien), and Vanessa Hill (Université de Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Cassiopée, Nice, Frankrig).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 40 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Den videnskabelige artikel
• Billeder af VLT

Kontakter

Dr Elisabetta Caffau
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg / Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS
Heidelberg / Paris, Germany / France
Tel: +49 6221 54 1787 or +33 1 4507 7873
E-mail: Elisabetta.Caffau@obspm.fr

Dr Piercarlo Bonifacio
Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS
Paris, France
Tel: +33 1 4507 7998 or +33 1 4047 8031
Mobil: +33 645 380 509
E-mail: Piercarlo.Bonifacio@obspm.fr

Dr Lorenzo Monaco
ESO
Santiago, Chile
Tel: +56 2 463 3022
E-mail: lmonaco@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1132 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.