Rekordtung stjerne – ny forståelse av ekstreme objekter

Det meget oppsiktsvekkende funnet av en stjerne som veier 300 ganger mer enn Solen er hittil siste bidrag i konkurransen om å finne de tyngste stjernene i Universet. Ny teknologi gjør det mulig å studere de mest ekstreme stjernene i rommet og dermed løse noen av stjerneverdenens største mysterier.

Rekordstjernen R136a1 i forhold til en del andre stjerner. Fra venstre: En rød dverg, Solen, en normal tung stjerne, R136a1. Illustrasjon: ESO/M. Kommesser

Hvor tunge kan stjerner bli? Dette spørsmålet har forskerne stilt seg helt siden de for mer enn 100 år siden forsto at stjerner er fjerne soler. Lenge var konklusjonen at stjerner ikke kan veie mer enn 60 ganger så mye som Solen. Tunge stjerner sender ut ekstremt mye lys og tyngre stjerner ville rett og slett blåse seg selv i stykker. Men med romteleskopet Hubble og andre teleskoper ble det oppdaget stjerner som har minst 100 solmasser. Tyngdegrensen ble justert opp til 100-120 solmasser. Men en del observasjoner tydet på at enkelte stjerner er vesentlig tyngre enn selv dette.

Men forskerne som fremla slike observasjoner ble sett på med stor skepsis og økte ikke statusen på internasjonale konferanser.

Stjernene som ikke kunne finnes

En ny generasjon teleskoper og teknologi har det siste året revolusjonert kunnskapen om Universets tyngste og meste ekstreme stjerner. I mai i år viste observasjoner av en tett stjernehop i Den store magellanske skyen, en liten galakse som går i bane rundt Melkeveien, at minst en stjerne hadde en masse på 150 solmasser.

Forskerne har hatt problemer med å forstå hvordan virkelig tunge stjerner kan dannes. Mens vi har massevis av bilder av sollignende stjerner som blir til i enorme fødestuer, har vi aldri sett fødselen til skikkelig tunge stjerner. Vi har ikke en gang sett unge versjoner av slike stjerner – inntil i sommer!

14. juli sendte den multinasjonale organisasjonen ESO, European Southern Observatory, ut en melding med bilder av en svært tung stjernebaby

Kunstnerisk fremstilling av ringen av støv og gass som virvler rundt en tung babystjerne. Virvelskiven strekker seg ut til en avstand svarende til 130 ganger Jorden- Solen, 20 milliarder kilometer. Skiven inneholder omtrent like mye stoff selve stjernen, 20 ganger Solens masse. Illustrasjon: ESO/L. Lalcada/M. Kommesser

Babyen veier 20 ganger mer enn Solen og har fem ganger større diameter. Objektet er fortsatt inne i den tette skyen av støv og gass som den har blitt til fra i stjernebildet Kentauren, rundt 10 000 lysår fra Jorden.

Alderen på objektet er 60 000 år og stjernen har trolig nådd sin endelige masse. Siden stjernen sender ut 30 000 ganger mer energi enn det Solen gjør, vil den omkringliggende skyen snart fordampe og bli blåst bort.

Stjernerekorden

Den 21. juli fulgte ESO opp med oppdagelsen av den suverent tyngste stjernen vi kjenner i Universet. Stjernen R136, også i Den store magellanske sky, ble studert i detalj ved hjelp av flere instrumenter på VLT-teleskopet i Sør-Amerika.

Siden 1980-tallet har vi visst at R136 i virkeligheten er flere stjerner, men nå viser det seg at flere av disse er mer ekstreme enn noen hadde kunnet drømme om. Temperaturen på overflaten er rundt 40 000 grader (mot Solens 5770). Flere av stjernene har hatt minst 150 ganger Solens masse da de ble dannet, men slike stjerner blåser av seg svært mye materiale og slanker seg kraftig.

En av stjernene, R136a1, er den uten sammenligning tyngste stjernen som er funnet. Den har nå 265 ganger mer masse enn Solen (som igjen har masse svarende til 330 000 jordkloder!), men veide opprinnelig 320 ganger så mye som Solen.

Selv om R136a1 bare er litt over en million år gammel, er den allerede middelaldrende og vil i løpet av rundt 1,5 millioner år eksplodere. Stjernen mister masse tilsvarende 15 jordkloder hvert år og blåser dette av seg i en ytterst intens stjernevind med hastigheter rundt 10 millioner km/t. R136a1 sender ut omkring 10 millioner ganger mer energi enn Solen.

Disse ekstremt tunge stjernene er ekstremt sjeldne og det kan godt tenkes at denne masserekorden aldri vil bli slått blant dagens stjerner.

Bildene zoomer inn på de tyngste stjernene vi kjenner i Universet. Vi ser de som blå prikker. Avstanden er 165 000 lysår.

Stjernesmell

Men det beste vil komme senere! Stjerner med masser fra 12-60 ganger Solens masse eksploderer som supernovaer og kan i noen måneder skinne som flere milliarder soler. Kjempesmellene etterlater seg vanligvis en nøytronstjerne, en uhyre kompakt stjernerest.

Stjerner som opprinnelig (før slankingen begynner!) veier fra 60-150 ganger så mye som Solen, eksploderer enda voldsommere som såkalte hypernovaer. Disse kan også utløse gammaglimt og de mest intense energiblaffene i Universet. Hypernovaer etterlater seg sorte hull, men er mye sjeldnere enn supernovaer.

Men de aller tyngste stjernene utsettes for en instabilitet på grunn av sin intense stråling og eksploderer lenge før de kan bli hypernovaer. Slike såkalte par-instabilitets-supernovaer (PIS) er svært kraftige og blåser stjernen fullstendig i filler.

Disse stjernesmellene lager store mengder av tunge grunnstoffer som vi, Jorden og andre planeter består av. Vi består alle sammen av stjernestøv. Derfor er det fascinerende at vi endelig begynner å skjønne de mest dramatiske stjernene i rommet.

Pressemelding fra ESO