Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
Det finnes mange pulserende stjerner som man hittil har visst svært lite om fordi man ikke har kunnet tolke lyset de har sendt ut. Nå viser det seg at de pulserende stjernene på noen punkter uttrykker seg på samme måte som solen. (Foto: NASA Solar and Heliospheric Observatory Collection)
Om pulserende stjerner:
De stjernene denne studien kan gi forskerne mer kunnskap om, er:
Cepheider, som er svært lyssterke kjempestjerner. Periodelengden, som er svært konstant, er mellom 1 og 50 dager. Det er en svært viktig sammenheng mellom den sanne lysstyrken og perioden. Siden perioden er lett å måle, kan man også finne den sanne lysstyrken; en sammenligning med stjernens tilsynelatende lysstyrke kan derfor gi avstanden. Et typisk eksempel er stjernen Delta Cephi.
Lang-periodiske variabler er røde kjempestjerner med perioder mellom 75 dager og mer enn to år. Perioden for disse stjernene er ikke helt konstant, men kan variere med et par dager. Et typisk eksempel er Mira i stjernebildet Hvalen.
Halvregelmessige variabler er røde kjempestjerner, hvor perioden er høyst uregelmessig. Et typisk eksempel er Ras Aalgethi i stjernebildet Herkules.
Irregulære variabler er kjempestjerner hvor det ikke er noen regelmessighet i det hele tatt. Et typisk eksempel er Betelgeuse i Orion.
RR-Lyrae-stjerner har perioder under en dag: Lysstyrken vokser raskt og faller langsomt. Et typisk eksempel er RR-Lyrae, som er en stjerne man trenger kikkert for å se.
RV-Tauri-stjerner er kjempestjerner med flere perioder som er blandet sammen.
Beta Canis Majoris-stjerner er svært lyssterke stjerner; lysstyrken varierer bare litt og perioden er tydeligst i spektrallinjene. Et typisk eksempel er stjernen Murzam i stjernebildet Store hund.
Dverg-cephider ligner RR-Lyrae-stjerner, men har kortere perioder og mindre lysvariasjoner. Et typisk eksempel er CY Aquarii, hvor man ved hjelp av en kikkert kan observere variasjonen på bare ti minutter.
(kilde: videnskab.dk)
Mekanismene bak pulseringen:
Hittil har man trodd at det bare er to mekanismer bak lysvariasjonene. Man antok at variasjonene ble skapt av konveksjon i solen, mens det skyltes Kappa-mekanismen i Delta Scuti-stjernene.
1. Konveksjon: Glohete lommer av gass strømmer fra de indre delene av en stjerne og opp gjennom de ytterste lagene til overflaten, hvor de kjøles av og synker ned igjen. Hver lomme får overflaten til å stige og synke. Betrakter man stjernen på avstand, ser det ut som om lyset vibrerer.
2. Kappa-mekanismen: Uhyre tette gasslag i stjernens indre suger opp varme, noe som varmer opp gassen. Når temperaturen når 7000 grader celcius, kan ikke atomene holde på elektronene sine lenger. De strømmer ut mellom de ioniserte atomene, noe som får hele laget til å ekspandere. Den innesperrede energien kan slippe nå ut, noe som kjøler ned laget igjen. Når temperaturen synker under 7000 grader, binder elektronene og ionene seg til hverandre igjen, slik at gassen klapper sammen; deretter starter hele prosessen forfra. Sett fra lang avstand kan man derfor se stjernen sende ut lys i store, energirike pulser. Det kan sammenlignes med en geysir, som med bestemte mellomrom spyr ut store mengder opphopet vann når trykket under bakken blir for stort.
Den nye studien viser at det finnes Delta Scuti-stjerner hvor begge mekanismer opptrer samtidig. Det gir en enestående mulighet for å kartlegge det indre i noen av Delta Scuti-stjernene. Når noen av brikkene har falt på plass, kan forskerne forsøke å fortolke de andre pulsene.
(kilde: videnskab.dk)
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.
Annonse
Hans Kjeldsen. (Foto: Aarhus Universitet)
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.
