Mælkevejen er fuld af stjerner, der er vidt forskellige. Nogle er meget større end Solen, andre er langt mindre, og de lyser op i forskellige farver.
Måske rummer galaksen endda besynderlige stjerner, der har en anden slags stjerne inderst inde.
Dem vil astrofysikerne nu intensivere jagten efter.
Forskere fra Niels Bohr Institutet har nemlig fundet ud af, hvordan man kan identificere dem. Det gælder om at kigge efter neutrinoer – små, uanseelige elementarpartikler – fra dem.
»Jeg bliver virkelig glad, hvis vi finder sådan en hybridstjerne,« fortæller Pablo Martínez-Miravé, der er postdoc ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.
»Det ville være en stor opdagelse af et helt nyt og meget sjældent objekt. Men jeg ville også føle mig meget heldig, for det skal man være for at opdage en så unik stjerne.«
Sammen med professor Irene Tamborra og postdoc Alejandro Vigna-Gomez står han bag en ny videnskabelig artikel, der er publiceret i tidsskriftet The Astrophysical Journal Letters. Her beskriver forskerne, hvordan eksisterende og fremtidige detektorer kan fange og genkende neutrinoer, der kommer fra de mærkelige stjerner.
Spøgelsespartikler kan detekteres
Neutrinoer er ekstremt lette elementarpartikler, der bevæger sig med hastigheder meget tæt på lysets, og som kun uhyre sjældent påvirker almindeligt stof af atomer.
De kaldes naturens spøgelsespartikler, fordi de går lige igennem alting.
Hvert eneste sekund passerer billioner af neutrinoer lige igennem os, uden at vi bemærker det. Neutrinoer kan sagtens fare lige igennem hele jordkloden uden at gøre det mindste væsen af sig.
Når de alligevel kan detekteres, er det, fordi de en sjælden gang imellem støder sammen med et atom. I særlige neutrinodetektorer som Super-Kamiokande i Japan eller IceCube ved Sydpolen kan fysikerne følge sporene efter sammenstødet.
Hvis der pludselig dukker ekstra mange neutrinoer op fra den samme retning på himlen, kan det være fra en rød kæmpestjerne med en neutronstjerne indeni.
Stjerne opsluger sin makker
De særlige hybridstjerner kaldes også Thorne-Żytkow-objekter efter de to fysikere, der foreslog deres eksistens i 1970’erne. De kan opstå, når to stjerner først har kredset tæt omkring hinanden i et dobbeltstjernesystem.
Den ene er eksploderet som en supernova, så der kun er en neutronstjerne tilbage – de kompakte rester af den udbrændte stjerne. Den anden er så småt ved at have opbrugt sit brændstof, så den er svulmet op og blevet til en rød kæmpe eller superkæmpe.
Kæmpestjernen kan blive så stor, at den opsluger sin partner. Når den først er kommet indenfor, bliver den bremset ned af stjernestoffet og spiralerer hurtigt helt ind i midten af kæmpestjernen.
De to kan også mødes mere tilfældigt i områder, hvor stjernerne ligger tæt. Det kan være i stjernehobe eller ind mod galaksens centrum.
Kæmpestjerne bliver ædt op indefra
Neutronstjerner er små, blot 20-25 km i diameter. Men de er tungere end Solen, og når de først er kommet ind i en rød kæmpestjerne, begynder de straks at vokse sig større ved at æde stjernen indefra.
»Udefra ligner det bare en almindelige rød kæmpestjerne. Men der foregår noget helt unikt indeni,« siger Pablo Martínez-Miravé og fortsætter:
»Der vil stadig være energi fra fusion, hvor atomkerner smelter sammen. Men der kommer også varme fra det stof, der falder ned mod neutronstjernen. Efterhånden som den samler stof til sig, stiger trykket og temperaturen voldsomt, og tættest på neutronstjernen bliver der udsendt store mængder neutrinoer.«
Neutronstjernens ædegilde ender først, når der ikke er mere rød kæmpestjerne tilbage. Undervejs er neutronstjernen blevet tungere, og det kan nemt ende med, at den bliver så massiv, at den kollapser og bliver til et sort hul.
Hybridstjerner er svære at genkende
Netop fordi hybridstjerne ligner røde kæmpestjerner udefra, er de svære at identificere. Astronomerne kigger efter stjerner, der har en usædvanlig lysstyrke eller som rummer særlige grundstoffer som titanium, molybdæn, rubidium og yttrium, der kan skabes tæt på neutronstjernen.
Der er da også fundet et par kandidater, men det er nærmest umulig at være sikker på, at det rent faktisk er hybridstjerner. Det er her, det nye resultat kommer ind i billedet. Det viser nemlig, at de særlige stjerner udsender et genkendeligt neutrinosignal, mens neutronstjernen samler stof fra sin makker.
Nu kan forskerne på neutrinodetektorerne begynde at holde øje med, om der dukker spor efter neutrinoer fra hybridstjerner op i de voldsomme mængder data, der bliver indsamlet. Men måske skal de vente længe, for stjernerne er sjældne.
Ifølge en videnskabelig artikel fra februar 2025 går der cirka 2.500 år imellem, at sådan en stjerne bliver dannet i Mælkevejen. De forsvinder hurtigt igen, så lige nu er der nok kun en håndfuld hybridstjerner i vores galakse.
De gemmer sig blandt et par hundrede milliarder andre stjerner og udsender ikke nødvendigvis nok neutrinoer til, at det kan måles.
Nye detektorer kan bedre måle neutrinoerne
Men hybridstjernerne er absolut værd at kigge efter. Det mener neutrinoekspert Erin O'Sullivan, der er lektor ved universitetet i Uppsala og talsperson for neutrinoobservatoriet IceCube, også.
»Forfatterne bag dette studie præsenterer realistiske muligheder for at detektere neutrinoer fra Thorne-Żytkow-objekter med IceCube, og udsigterne er endnu mere lovende med det fremtidige IceCube-Gen2,« skriver hun til Videnskab.dk.
Snart bliver IceCube nemlig opgraderet, og Super-Kamiokande får en enorm storebror kaldet Hyper-Kamiokande. Desuden er kineserne ved at bygge en detektor ved navn Juno (Jiangmen Underground Neutrino Observatory).
Med den nye generation af neutrinoobservatorier kan jagten på hybridstjerner for alvor gå ind. Og hvis Pablo Martínez-Miravé er en heldig mand, vil vi for første gang få beviser for, at stjerner med indbyggede stjerner rent faktisk eksisterer.
