Pressemeddelelse

Stjerner afslører hemmeligheden bag ungdommeligt udseende

19. december 2012

Nogle mennesker er i fin form i en alder af 90 år, mens andre er udslidte før de bliver 50. Vi ved, at der ikke er en entydig sammenhæng mellem folks alder og hvor hurtigt de ældes – og at livsstil kan spille en rolle. En ny undersøgelse, der både anvender MPG/ESO 2,2 meter teleskopet på ESOs La Silla-observatorium og NASA/ESAs Hubble-rumteleskop, viser, at det samme gør sig gældende for stjernehobe.

Kuglehobe er kugleformede samlinger af stjerner, der er bundet tæt til hinanden af deres indbyrdes tyngdekraft. Med en typisk alder på 12-13 milliarder år er de levn fra Universets tidlige år (big bang fandt sted for 13,7 milliarder år siden). I Mælkevejen er der rundt regnet 150 kuglehobe og de indeholder nogle af de ældste stjerner i vores galakse.

Men selvom stjernerne er gamle og hobene er blevet dannet i en fjern fortid har astronomer opdaget, at nogle af disse hobe alligevel er ungdommelige. Undersøgelsen er lavet med MPG/ESO 2,2 meter teleskopet og NASA/ESAs Hubble-rumteleskop og resultaterne præsenteres i tidsskriftet Nature, der udkommer 20. december 2012.

”Selvom disse hobe er blevet dannet for milliarder af år siden, har vi spekuleret over, om nogle af dem ældes hurtigere eller langsommere end andre,” siger Francesco Ferraro (University of Bologna, Italien), lederen af det forskerhold, der har gjort opdagelsen. ”Ved at studere fordelingen af en type af blå stjerner, der findes i hobene, har vi fundet ud af, at nogle hobe faktisk har udviklet sig meget hurtigere i løbet af deres liv og vi har fundet en måde til at måle, hvor hurtigt de ældes.”

Stjernehobe dannes i løbet af en kort tidsperiode. Det betyder, at alle stjernerne i hobene har omtrent den samme alder. Fordi klare tunge stjerner bruger deres brændstof forholdsvis hurtigt og fordi kuglehobe er meget gamle, burde der kun være lette stjerner, der stadig skinner i hobene.

Det har dog vist sig ikke at være tilfældet: i nogle tilfælde kan stjerner få nyt liv ved at få ekstra brændstof, der får dem til at svulme op og gør dem meget mere lysstærke. Det kan ske, hvis en stjerne stjæler materiale fra en nabostjerne, mens de to er ved at smelte sammen, eller hvis to stjerner støder sammen. De genoplivede stjerner kaldes blå efternølere [1] og deres store masse og lysstyrke er centrale egenskaber i denne undersøgelse.

Tunge stjerner synker ind mod de centrale dele af en hob, når den ældes, i en proces, der minder om sedimentering. Fordi blå efternølere er meget tunge, er de meget stærkt påvirkede af denne proces. Og fordi de er meget lysstærke, er de lette at observere [2].

For bedre at forstå hvordan hobe ældes har forskerholdet kortlagt placeringen af blå efternølere i 21 kuglehobe på billeder optaget med MPG/ESO 2,2 meter teleskopet og Hubble samt andre observatorier [3]. Hubble har leveret meget skarpe billeder af de tætpakkede centre i 20 af hobene, mens billeder optaget fra Jorden giver overblik over de mere løst besatte yderområder.

Ved at analysere observationerne har holdet fundet ud af, at nogle få hobe ser ungdommelige ud med blå efternølere jævnt fordelt, mens en større gruppe ser gammel ud med de blå efternølere sammenklumpet i de centrale dele. En tredje gruppe er i færd med at ældes, hvor stjernerne tættest på de centrale dele først vandrer indad, mens stjerner længere ude efterfølgende synker ind mod centret.

”Da disse hobe alle er blevet dannet på omtrent samme tid, viser observationerne en stor forskel i, hvor hurtigt de forskellige hobe udvikler sig,” siger Barbara Lanzoni (University of Bologna, Italien), der er medforfatter på undersøgelsen. ”For de hobe, der ældes hurtigt, mener vi , at sedimenteringsprocessen kan være afsluttet indenfor nogle få hundrede millioner år, mens de langsomste skal bruge hvad der svarer til flere gange Universets nuværende alder.”

Når de tungeste stjerner i en hob synker ind mod de centrale dele vil hoben i sidste ende opleve et fænomen, der kaldes kerne-kollaps, hvor hobens centrale dele klumper sig ekstremt tæt sammen. De processer, der fører til kerne-kollaps, er ganske velforståede og handler om stjernernes antal, tæthed og hastighed [4]. Indtil nu har det dog ikke været kendt, hvor hurtigt disse processer forløbet [5]. Denne undersøgelse giver de første empiriske resultater for, hvor hurtigt forskellige kuglehobe ældes.

Noter

[1] Blå efternølere har fået deres navn på grund af deres blå farve og fordi de ser ud til at halte bagud i udviklingen sammenlignet med deres naboer.

[2] Blå efternølere forholdsvis lysstærke og tunge for stjerner i en kuglehob, men de er ikke de eneste stjerner i disse hobe, der er enten klare eller tunge.

Røde kæmpestjerner er klarere, men meget lettere og påvirkes derfor ikke på samme måde af sedimenteringsprocessen. Det er nemt at skelne disse stjerner fra de blå efternølere, fordi deres farve er meget forskellig.

Neutronstjerner er de ekstremt tætpakkede kerner af stjerner, der var meget tungere end Solen og som eksploderede for milliarder af år siden i kuglehobenes tidlige historie.  De er omtrent lige så tunge som blå efternølere og påvirkes derfor af sedimenteringsprocessen, men er meget svære at observere og er derfor ikke anvendelige i denne undersøgelse.

Blå efternølere er de eneste stjerner i hobene, der både er meget tunge og meget lysstærke.

[3] Af de 21 hobe i denne undersøgelse er 20 blevet studeret med Hubble, 12 med MPG/ESO 2,2 meter teleskopet, otte med Canada-France-Hawaii-teleskopet og en med NAOJs Subaru-teleskop.

[4] Antallet og tætheden af stjerner i en hob er forholdsvis let at måle, men det er hastigheden ikke. Derfor har tidligere undersøgelser af kuglehobes udvikling baseret sig på teoretiske modeller snarere end empiriske data.

[5] Forløbet afhænger på en kompleks måde af antallet af stjerner, deres tæt hed og deres hastighed i hoben. Mens de to første egenskaber er lette at måle, så er hastigheden ikke. Derfor har tidligere bud på kuglehobes dynamiske ældning baseret sig på teoretiske argumenter, mens den nye metode tillader en rent empirisk måling.

Mere information

Denne undersøgelse præsenteres i artiklen ”Dynamical age differences amongst coeval star clusters as revealed by blue stragglers” af F.R. Ferraro m.fl., der offentliggøres i tidsskriftet Nature den 20. december 2012.

Holdet består af F. R. Ferraro (University of Bologna, Italien), 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, Italien), R. Contreras (University of Bologna), N. Sanna (University of Bologna) og A. Mucciarelli (University of Bologna).

Denne undersøgelse er en del af projektet Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu), der er støttet af det europæiske forskningsråd (ERC: European Research Council) med i alt 1,8 millioner Euro i fem år. ERC blev etableret af den Europæiske Union i 2007 for at stimulere fremragende forskning i Europa ved at skabe konkurrence om forskningsmidler blandt de allerbedste og mest kreative forskere uanset nationalitet og alder. Siden starten har ERC støttet mere end 2500 forskere og deres frontforsknings-projekter over hele Europa. ERC kører med en tilgang, der er ”forsker-drevet” eller ”nedefra-og-op” og gør det muligt for forskere at identificere nye muligheder inden for alle forskningsområder (Physical Sciences and Engineering, Life Sciences og Social Sciences and Humanities). Det er også blevet en reference for konkurrenceevnen for nationale forskningssystemer og supplerer eksisterende støtteordninger på nationalt og europæisk nivieau. ERC, der er den nyeste komponent i EU's syvende rammeprogram for forskning, har et samlet budget på 7,5 milliarder Euro fra 2007 til 2013. Sidste år foreslog Europakommissionen en betydelig forøgelse af ERCs budget for 2014 til 2020 under det nye rammeprogram (’Horizon 2020’). ERC består af et eksekutivagentur (Executive Agency) og et forskningsråd (Scientific Council). Forskningsrådet består af 22 topforskere og udstikker ERCs forskningsstrategi. ERC ledes af præsidenten, professor Helga Nowotny og forskningsrådet repræsenteres i Bruxelles af generalsekretæren, professor Donald Dingwell. ERCs eksekutivagentur implementerer det specifikke program ”Ideas” og ledes af direktør (ad int.) Pablo Amor.

I år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO 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. ESOs 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 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Den videnskabelige artikel
• Hubble-pressemeddelelse
• Billeder af MPG/ESO 2,2 meter teleskopet
• Andre billeder optaget med MPG/ESO 2,2 meter teleskopet
• Billeder af La Silla

Kontakter

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

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

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

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6855
E-mail: ousher@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 eso1252 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.