Stjerner med masser på mellom 1,5 og 2 ganger solens masse er svært utbredte i verdensrommet, og fortjener derfor å bli undersøkt nøye, men faktisk vet man svært lite om hva som foregår inne i dem.

Det eneste man hittil har visst om disse stjernene, som kalles Delta Scuti-stjerner, er at de sender ut et mystisk, pulserende lys som skiller seg markant fra det vi kjenner fra vår egen sol.

En rekke forskergrupper har i årevis forsøkt å forstå dette lyset. Det har vært gjennomført flere gigantiske forskningsprosjekter, men ingen har ført frem. I ren frustrasjon har mange forskere valgt konsentrere kreftene om stjerner med omtrent samme masse som solen, som oppfører seg på en måte som er til å forstå.

Et gjennombrudd

Men nå har et stort gjennombrudd kommet. En internasjonal forskergruppe har funnet ut at Delta Scuti-stjerner faktisk ikke er så annerledes. Mønstre fra solen går igjen i Delta Scuti-stjernene og gir nå for første gang innblikk i disse stjernenes oppbygning.

Gjennombruddet er blitt publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.

– Det er første gang vi ser en forbindelse mellom stjerner som ligner solen, og stjerner som er fundamentalt forskjellige. Sammenfallet gir håp om at man kan bruke solen til å forstå Delta Scuti-stjernene, sier astrofysiker Anders Thygesen fra Institutt på Fysikk og Astronomi på Aarhus universitet, som er medlem av forskergruppen bak studien.

Stjernene snakker om seg selv

Det lyset en stjerne sender fra sitt indre, pulserer ikke. Pulseringen oppstår på grunn av de ulike lagene lyset må igjennom. Når man betrakter det pulserende lyset fra stor avstand, kan man oppfatte det som en slags ord, som til sammen danner setninger.

Stjernen kan altså fortelle om egen indre oppbygningen, hvis man kan forstå språket.

Hittil har ikke forskerne kunnet forstå Delta Scuti-stjernenes språk. De har ikke visst hva svingningene betyr; dermed har de ikke kunnet studere Delta Scuti-stjernene. Lyset er nemlig det eneste verktøyet man har for å analysere stjernene.

Mange ord går igjen

Men nå er altså astronomene kommet langt skritt videre, fordi det viser seg at Delta Scuti-stjerner har noen av de samme svingningene som solen. Det er et vitnesbyrd om at de to typene stjerner har mer til felles enn man trodde.

Man har lenge visst at svingningene på solen oppstår som en følge av konveksjon, hvor glohete lommer av gass stiger opp til overflaten, blir avkjølt og synker ned igjen. Dette får stjernen til å vibrere. Disse vibrasjonene har astronomer gransket nøye på solen, og de vet nøyaktig hva det er som skaper disse svingningene i det indre av en stjerne.

Når de kan gjenkjenne de samme mønstrene i lyset fra Delta Scuti-stjernene, kan de for første gang danne seg et inntrykk av stjernens indre lag og hvordan de beveger seg i forhold til hverandre – altså kort sagt hvordan stjernen er oppbygget og fungerer.

Teori for Kappa-mekanisme kan være feil

Men de sollignende svingningene kan brukes til mer enn det. Når man kan gjenkjenne noen av ordene i de lange setningene fra stjernene, vet man også hvilke ord man ikke kjenner. Forskerne vet nå hvilke signaler det er som er karakteristiske for Delta Scuti-stjernene.

En av de prosessene man gjerne vil vite mer om, er den såkalte Kappa-mekanismen, som trolig er årsaken til en del av disse stjernenes pulserende lys.

Svingningene oppstår fordi noen av lagene er svært tette og suger opp all energien fra stjernenes indre. Energien hoper seg opp, og når den når et visst nivå, utvider laget seg markant, slik at energien slipper ut; deretter klapper det sammen igjen som en mislykket kake. Dette gjentar seg igjen og igjen og gir karakteristiske variasjoner i lyset.

Hittil har man trodd at Kappa-mekanismen står bak all variasjonen; men nå har man vist at noen av svingningene kommer fra konveksjon.

Likevel kan ikke alle svingningene forklares.

– Lysvariasjonene i Delta Scuti-stjernene kan fortsatt ikke forklares med de eksisterende teoriene for stjernedannelse. Nå som vi kan oversette en del av lyset, har vi fått en kunnskap vi kan bruke til å fortolke resten av signalet med.

Det kan bringe oss på sporet av ny, banebrytende fysikk, noe som kan være med på å bringe interessen for denne typen stjerner tilbake, avslutter Hans Kjeldsen, også ved Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet. 

Referanser: 

V. Antoci et. al., The excitation of solar-like oscillations in a δ Sct star by efficient envelope convection, Nature, september 2011 (sammendrag)

Pressemelding fra NASA

Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.