eso1132no — Pressemelding

Stjernen som ikke burde eksistere

31 August 2011

Ved hjelp av ESOs Very Large Telescope (VLT) har et team av europeiske astronomer oppdaget en stjerne som mange trodde umulig kunne finnes. Stjernen, som ligger i vår egen galakse, er oppbygd nesten utelukkende av hydrogen og helium, og inneholder forbløffende små mengder av andre grunnstoffer. Den pussige sammensetningen plasserer stjernen i den "forbudte sonen" ifølge en allment akseptert teori for stjernedannelse – med andre ord, stjernen burde aldri blitt til. Studien publiseres 1. september i journalen Nature.

En lyssvak stjerne kalt SDSS J102915+172927 [1] i stjernebildet Løven har vist seg å inneholde rekordlave mengder grunnstoffer som er tyngre enn helium. I astronomien går alle elementer tyngre enn helium under betegnelsen "metaller". Stjernen har mindre masse enn Sola og er trolig mer enn 13 milliarder år gammel (universets alder er til sammenligning knapt 14 milliarder år).

"En vidt akseptert teori for hvordan stjerner dannes, forutsier at stjerner som dette, med liten masse og ekstremt små mengder metaller, ikke burde finnes. Årsaken er at gass- og støvskyene de dannes fra, rett og slett ikke kunne ha trukket seg sammen med et så lavt metallinnhold," sier hovedforfatteren av forskningsartikkelen, Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Tyskland, og Observatoire de Paris, Frankrike). "Det var derfor en overraskelse å for første gang finne en stjerne i denne 'forbudte sonen'. Oppdagelsen innebærer at vi muligens må revurdere enkelte av stjernedannelsesteoriene."

Teamet analyserte stjernens egenskaper ved hjelp av de to instrumentene X-shooter og UVES på VLT [3]. Forskerne kunne blant annet bestemme hvor mye av de forskjellige grunnstoffene stjernen inneholdt. Konklusjonen er at andelen metaller i SDSS J102915+172927 er 20 000 ganger mindre enn det man finner i vår egen sol [4][5].

"Den lyssvake stjernen er så metallfattig at vi i våre første observasjoner bare klarte å registrere ett element tyngre enn helium, nemlig kalsium," forklarer Piercarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, Frankrike). "Vi var nødt å be ESOs administrerende direktør om ytterligere observasjonstid for å studere stjernelyset enda grundigere. Vi satset på at en lengre eksponeringstid ville hjelpe oss å finne andre metaller."

Kosmologer tror de letteste grunnstoffene – hydrogen og helium – ble skapt kort tid etter Big Bang, sammen med små mengder litium [6], mens så å si alle andre grunnstoffer ble produsert senere inne i stjernene. Supernovaeksplosjoner sprer nyproduserte stoffer ut i det interstellare medium og gjør det rikere på metaller. Nye stjerner dannes så fra dette berikede materialet, slik at de fra starten av inneholder større mengder metaller enn de eldre stjernene. Andelen metaller i en stjerne forteller oss derfor hvor gammel den er.

"Stjernen vi har studert, er ekstremt metallfattig og tilhører et tidlig utviklingstrinn. Den kan være en av de eldste stjerner som noensinne er oppdaget," sier teammedlem Lorenzo Monaco (ESO, Chile).

Et annet overraskende trekk ved SDSS J102915+172927 er den særdeles lave andelen litium. En så gammel stjerne burde ha en sammensetning som minner om blandingsforholdet i universet kort tid etter Big Bang, dog med litt flere metaller i seg. Men astronomene fant at andelen litium i stjernen var minst 50 ganger mindre enn det som er forventet i materialet som ble produsert i Big Bang.

"Det er et mysterium hvordan litiumet som ble dannet like etter universets begynnelse, ble brutt ned i denne stjernen," sier Bonifacio.

Ifølge forskerne er denne underlige stjernen sannsynligvis ikke unik. "Vi har identifisert flere kandidater som kan ha metallnivåer på linje med eller til og med lavere enn de vi fant i SDSS J102915+172927. Vi planlegger å observere disse med VLT og se om det virkelig stemmer," avslutter Caffau.

Fotnoter

[1] Stjernen er katalogisert i himmelkartleggingen Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Sifrene henviser til objektets posisjon på himmelen.

[2] Dagens aksepterte teorier for stjernedannelse sier at stjerner med så liten masse som SDSS J102915+172927 (0,8 solmasser eller mindre) bare kunne ha blitt til etter at supernovaeksplosjoner hadde beriket det interstellare medium med en viss kritisk mengde tyngre grunnstoffer (altså det astronomene kaller metaller). Det er fordi de tyngre grunnstoffene fungerer som "kjølevæske" og dermed hjelper til med å lede varme vekk fra gasskyene, slik at de kan trekke seg sammen og danne stjerner. Uten disse metallene ville trykket fra oppvarmingen vært større enn gravitasjonskraften i skyen, og den ville ikke kunne trekke seg sammen. I en av teoriene utgjør karbon og oksygen de viktigste kjølestoffene, og i SDSS J102915+172927 er f.eks. karboninnholdet under grensen som anses som nødvendig for at kjølingen skal være effektiv.

[3] X-shooter og UVES er spektrografer montert på VLT. Instrumentene splitter opp lyset fra himmelobjektene i de fargene det består av og gjør det mulig å analysere objektets kjemiske sammensetning. X-shooter kan registrere et objektets spektrum over et stort bølgelengdeintervall (fra ultrafiolett til infrarødt lys) på et og samme bilde. UVES står for "Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph" og er en optisk spektrograf med høy oppløsning.

[4] Stjernen HE 1327-2326, oppdaget i 2005, har den laveste andel jern man kjenner til, men den er rik på karbon. SDSS J102915+172927 har den laveste andel metaller når alle grunnstoffer tyngre enn helium tas med i betraktningen.

[5] ESOs teleskoper har vært involvert i mange av oppdagelsene som angår universets mest metallfattige stjerner. Noen av de tidligere resultatene er omtalt i eso0228 og eso0723, og det nye funnet viser at observasjoner med ESOs teleskoper har latt astronomene komme enda et steg nærmere den første generasjon stjerner.

[6] Den opprinnelige atomkjernesyntesen refererer til produksjonen av grunnstoffer med mer enn et proton kort tid etter Big Bang. Dette skjedde i løpet av svært kort tid, og det var kun hydrogen, helium og litium som ble dannet – ingen tyngre elementer. Big Bang-teorien forutsier at urmaterien like etter universets begynnelse bestod av omtrent 75 % (etter masse) hydrogen og 25 % helium, pluss spor av litium.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature den 1. september 2011: "An extremely primitive halo star" av Caffau et al.

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

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, England, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 40 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: j.e.ovaldsen@astro.uio.no

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
Mob.: +47 99 59 88 00
E-post: ajaunsen@gmail.com

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

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

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

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

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1132 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.
Bookmark and Share

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1132no
Navn:SDSS J102915+172927
Type:• Milky Way : Star
Facility:Very Large Telescope
Science data:2011Natur.477...67C

Bilder

A star that should not exist
A star that should not exist
kun på engelsk
The composition of a star that should not exist
The composition of a star that should not exist
kun på engelsk
The remarkable star SDSS J102915+172927 in the constellation of Leo (The Lion)
The remarkable star SDSS J102915+172927 in the constellation of Leo (The Lion)
kun på engelsk
The spectrum of a star that should not exist
The spectrum of a star that should not exist
kun på engelsk
Wide-field view of the sky around the remarkable star SDSS J102915+172927
Wide-field view of the sky around the remarkable star SDSS J102915+172927
kun på engelsk

Videoer

Zooming in on the remarkable star SDSS J102915+172927
Zooming in on the remarkable star SDSS J102915+172927
kun på engelsk

Se også