Nyfødt stjernesystem skyder med gas
Hvis en gassky skal samle sig og blive til en stjerne, skal den af med noget af sin rotationsenergi. Nu er astronomerne blevet klogere på, hvordan det kan foregå.
Stjernefødsel

Et nydannet stjernesystem skaffer sig af med den overskydende energi ved at kaste gas ud i rummet. (Illustration: D. Lamm/BOID &g P. Bjerkeli/NBI)

En stjerne dannes, når en stor sky af gas trækker sig sammen under sin egen tyngdekraft. Gassen bliver tættere og tættere, og trykket og temperaturen i midten af skyen stiger. Til sidst antændes stjernen, fordi brintkerner presses så tæt sammen, at de fusionerer – smelter sammen – og bliver til helium, og i den forbindelse udsendes store mængder energi.

Sådan lyder den klassiske historie om en stjernes fødsel, men virkeligheden er selvfølgelig lidt mere kompleks.

For eksempel begynder gasskyen at rotere stadig hurtigere, når den trækker sig sammen, og faktisk er det lidt underligt, at der overhovedet kan dannes en stjerne i midten.

Inderst inde kommer skyen nemlig til at rotere så hurtigt, at der ikke kan dannes en rund stjerne, men mindre systemet skille sig af med noget rotationsenergi.

Spørgsmålet er så, hvordan det kan ske.

LÆS OGSÅ: Gasskyer sladrer om universets barndom

Gassen kommer fra skiven

Nu har astronomer fra Center for Stjerne- og Planetdannelse (STARPLAN) på Københavns Universitet zoomet ind på et ganske ungt stjernesystem kaldet TMC1A for at se, hvad der egentlig foregår, når en stjerne er ved at blive dannet.

Det fremgår af en artikel i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Stjerne skyder med gas

Ved hjælp af ALMA-observatoriet lykkedes det at måle, hvordan gas forlader stjernesystemet, der er ved at blive dannet. (Illustration: Bjerkeli et al./Nature)

De har fundet ud af, at systemet bremser ned ved at skyde med gas, der udsendes fra en skive omkring selve protostjernen i midten. En protostjerne er en ganske ung stjerne, der stadig er ved at blive dannet og endnu ikke er antændt.

»Siden 1980'erne har vi vidst, at unge stjerner som denne, der er cirka 100.000 år gammel, udstøder en masse gas og støv. Men vi ved ikke, hvordan stoffet bliver kastet ud,« fortæller Per Bjerkeli, der er postdoc og gæsteforsker på STARPLAN.

»Vi brugte ALMA-observatoriet i Chile til at studere TMC1A, og vi kunne se, hvorfra gassen blev udsendt. Det har været debatteret, om gassen kommer fra selve stjernens overflade eller fra et område meget tæt på stjernen, eller om den udsendes fra den skive af gas og støv, der omgiver stjernen.

»Vi ser, at gassen kommer fra et stort område, der rækker 25 astronomiske enheder (25 gange afstanden mellem Solen og Jorden, red.) ud fra stjernen. Det er en uventet høj afstand.«

LÆS OGSÅ: De første sorte huller levede af gas

Kun muligt med ALMA-observatoriet

Resultatet skal nok vække opsigt, for det bidraget til en øget forståelse af, hvordan stjerner og måske også planeter egentlig bliver til.

»Det er meget spændende, for vi forstår jo ikke så frygteligt meget af detaljerne omkring stjernedannelser og dannelsen af planeter. Dette er en vigtig brik i puslespillet,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard, der er professor på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, og som har haft lejlighed til at læse den videnskabelige artikel.

ALMA består af 66 parabolantenner, hvoraf de 49 blev brugt til at zoome ind på TMC1A. (Foto: : S. Otarola/ESO)

Han mener i øvrigt også, at det er noget af en bedrift, at astronomerne har været i stand til at måle på bevægelsen af gassen i et stjernesystem, der er hele 460 lysår herfra. Det har kun været muligt med ALMA, der består af 66 radioantenner:

»Det er første gang, man har haft mulighed for at måle hastighederne for stof tæt ved stjernen. Det er egentlig fantastisk, at man kan gøre det – det kan vi takke ALMA-observatoriet for. Her kan man bruge mange teleskoper, der tilsammen kommer til at virke som ét enkelt teleskop med en diameter på 16 kilometer.«

LÆS OGSÅ: Kæmpeplaneter mæsker sig i gas

Magnetfelter løfter gassen ud

Det er forskernes teori, at kraftige magnetfelter, der opstår i den roterende skive af gas og støv, er i stand til at løfte en del af gassen ud af skiven.

Når det sker, sænkes skivens rotationshastighed, idet en del af bevægelsesenergien (eller mere præcist impulsmomentet) forsvinder med den udkastede gas. Så kan mere af den tilbageværende gas falde ind mod protostjernen og hjælpe den med at vokse.

»Hvis impulsmomentet ikke nedsættes, kan der ikke dannes en stjerne i centrum af skyen. Så ender man bare med en roterende skive. Der må nødvendigvis blive kastet gas ud, så rotationsenergien kan blive mindre. Og nu kan vi se, hvor gassen bliver skudt ud,« lyder det fra Per Bjerkeli.

LÆS OGSÅ: Stjernernes fødeklinik fotograferet

Computermodeller skal bekræfte observationerne

Forskerne er nu i gang med at udvikle computermodeller, der vil vise, om de nuværende teorier kan forenes med de nye observationer – altså om man ud fra teorien om magnetfelter i skiven kan forklare, at gassen skydes ud så langt fra protostjernen, og hvordan det hjælper den kommende stjerne med at sætte farten ned.

»Det er formentlig magnetfelter, der kobler stjernen til skiven, så når skiven mister impulsmoment, bliver det tab overført til stjernen,« siger Jørgen Christensen-Dalsgaard og fortsætter:

»Nu skal vi arbejde videre med vores modeller og se, hvordan de passer med observationerne. Vi har et kæmpe arbejde foran os, nu hvor vi har nye data, vi skal prøve vores teorier imod.«

Animationen viser, hvordan en hvirvelvind bliver udsendt fra en roterende protoplanetarisk skive (Video: Niels Bohr Institutet, KU).

Kan kickstarte andre stjernesystemer

Astronomerne vil også gerne vide, om der er en sammenhæng mellem det udkastede materiale og objekter som meteoritter, asteroider og måske også planeter stjernesystemer. Det er ikke helt usandsynligt, siger Per Bjerkeli:

»Meteoritter fra den ydre del af Solsystemet kan have en sammensætning, der tyder på, at de har været opvarmede. De må være dannet forholdsvis tæt på Solen og så transporteret udad i Solsystemet. Måske kan en proces som den, vi observerer, have spillet en rolle i den forbindelse.«

LÆS OGSÅ: Stjernerne udveksler måske materiale

Det kræver dog, at noget af gassen og støvet, der kastes udad, på et tidspunkt falder ned igen længere ude. Om det er tilfældet, vil kommende observationer fra ALMA-teleskopet måske vise.

Men det meste af gassen forsvinder sandsynligvis fra systemet, og så kan den påvirke de omkringliggende gasskyer, så de også falder sammen, og nye stjernesystemer opstår.

Det er dog spekulationer på nuværende tidspunkt, hvor forskerne først lige er begyndt at forstå, hvad der foregår, når en ny stjerne dannes.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud