Stjerner udvikler sig ikke altid, som astronomerne regner med. En stor del af de små og mellemstore stjerner bliver overraskende nok ikke til kæmpestjerner, lige før de brænder helt ud og ender som hvide dværgstjerner. Det viser en ny undersøgelse, der netop er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.
Resultatet kommer bag på forskerne, for det har længe været god latin inden for astrofysik, at alle disse stjerner gennemgik omtrent samme udvikling og på et sent tidspunkt blev til kæmpestjerner i to omgange – først som røde kæmper og lidt senere i den såkaldte asymptotiske gigantgren-fase, forkortet AGB. Men det er åbenbart ikke tilfældet.
»Vi er virkelig blevet forvirret på et højere plan,« siger Frank Grundahl, der er lektor på Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet. Sammen med astrofysikere fra Australien har han kigget nærmere på stjernehoben NGC 6752 13.000 lysår herfra.
Stjernelys blev fanget af kæmpeteleskop
Ved hjælp af verdens mest avancerede optiske teleskop, ESO’s Very Large Telescope i Chile, har forskerne analyseret lyset fra 44 af stjernerne i den kugleformede stjernehob, som man finder i stjernebilledet Påfuglen, der kun kan ses fra den sydlige halvkugle.
Lyset fortalte astrofysikerne, hvilken type stjerner, der er tale om. Og det viste sig, at en stor del af de undersøgte stjerner fuldstændig springer AGB-fasen over.
»Nu har vi et bevis for, at der er nogle stjerner, der ikke når dette udviklingstrin,« fortæller Frank Grundahl. »Vi kan se, at cirka 70 procent af de stjerner, der ifølge modellerne for stjerners udvikling burde blive AGB-stjerner, ikke bliver det.«
Solen vil puste sig op
Det er kun de største stjerner, der ender deres liv i voldsomme supernova-eksplosioner. Langt de fleste nøjes med at puste sig op og forvandle sig til røde kæmpestjerner, før de falder sammen og ender som hvide dværge. Det kommer også til at ske for Solen.
Ifølge lærebøgerne gennemgår en stjerne som Solen fem faser. I de første mange milliarder år fusionerer brintkerner i kernen, og stjernen brænder nogenlunde stabilt. Når der ikke er mere brint i kernen, bliver energien produceret i en skal uden om kernen. Så udvider stjernen sig og bliver til en rød kæmpestjerne.
Derefter begynder helium at fusionere i kernen, og stjernen smider en del af sit stof. Når kernens helium også er opbrugt, og både brint og helium fusionerer i skaller i stjernen, er den nået det udviklingstrin, astronomerne kalder den asymptotiske kæmpegren, hvor stjernen vokser sig stor igen.
»Vi er virkelig blevet forvirret på et højere plan.«
Frank Grundahl, Aarhus Universitet
Det er dette trin, som mange stjerner ser ud til at springe over. De går direkte til sidste fase, hvor de er helt brændt ud og ender som hvide dværge. Det betyder blandt andet, at de ikke som ventet kaster store mængder materiale ud i verdensrummet, lige før de falder sammen til dværgstadiet.
Anden generation dropper sidste kæmpefase
Den kuglehob, som forskerne undersøgte, rummer to forskellige generationer af stjerner. Lyset fra stjernerne røber, hvilke grundstoffer de består af, og man kan se forskel på de to generationer af stjerner ved at kigge på fordelingen af disse grundstoffer.
Specielt har de yngre stjerner – andengenerationsstjernerne, der rummer grundstoffer fra tidligere stjerner – et højere indhold af natrium end de ældre stjerner.
Ingen af andengenerationsstjernerne, der blev identificeret gennem deres højere niveau af natrium, havde udviklet sig til AGB’er. Et eller andet i deres udvikling har gjort, at de ikke nåede denne fase.
»Vi har et kæmpe underskud af AGB-stjerner. De mangler simpelthen. Det har vi ingen forklaring på,« siger Frank Grundahl.
»Vores forskning viser, at vi har en rigtig dårlig forståelse af den sene del af stjerners liv. Men deres udvikling har åbenbart noget at gøre med, om de tilhører første eller anden generation.«
Betydning for stjernetælling
Opdagelsen af, at langt færre kuglehob-stjerner end forventet udvikler sig til AGB-stjerner, har generel betydning for optællingen og typebestemmelse af stjerner.
»AGB-stjerner er de klareste stjerner i hoben, og der mangler simpelthen 70 procent i forhold til, hvad vi troede før. Hvis man bruger mængden af lys fra en stjernehob eller en hel galakse til at sige noget om antallet og typen af stjerner, kan man få et forkert resultat, hvis man bruger den kendte model for stjerners udvikling. For den passer ikke helt. Estimater af, hvor mange af de forskellige slags stjerner, der er derude, bliver forkerte.«
»Nu skal vi i gang med at finde ud af, hvorfor mange af stjernerne ikke når AGB-fasen. De teoretiske astrofysikere går i gang med at lege med modellerne og skrue på parametrene for at finde ud af, hvad der kan forhindre stjernerne i at puste sig op. Vi andre vil gå i gang med at observere nogle flere stjernehobe i forsøget på at finde noget systematik, som kan guide os i den rigtige retning.«
