En himmel full av (kjølige) stjerner

NASA har oppdaget 14 av de kjøligste stjernene noensinne. Samtlige er kaldere enn planeten Venus.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Image credit: AMNH/UCB/NASA/JPL-Caltech
Image credit: AMNH/UCB/NASA/JPL-Caltech

Mørk materie

Tyngekraften holder ting samlet, for eksempel planeter og solsystemer. Det klarer den imidlertid bare dersom det er nok materie til stede.

Verdensrommet består av mest tomrom, med noen galakser og stjerner innimellom.

Logisk sett er det ikke nok materie, og galaksene burde derfor ”rakne” og fly fra hverandre.

Når det ikke gjør det, tror forskerne dermed det finnes mer materie enn vi kan se. Dette har fått navnet mørk materie.

Akkurat hva mørk materie er, er et av de aller største spørsmålene astrofysikerne arbeider med i dag.

Stjerner av denne typen, kalt brune dverger, er alltid mye kaldere enn for eksempel Solen, som har en overflatetemperatur på rett over 5500°C.

At de skulle være kjølige, var imidlertid overraskende.

De såkalte “mislykkede stjernene” har nemlig bare en temperatur på mellom 200 og 400°C.

Til sammenligning holder Venus, planeten ett hakk nærmere solen enn oss, 460°C.

– Dette er jo utrolig kaldt i astronomisk sammenheng, sier Viggo Hansteen, professor i astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

Teamet fra NASAs Jet Propulsion Laboratory som har gjennomført studien mener dessuten det finnes drøssevis av slike kjølige kjemper der oppe - vi har bare ikke sett dem ennå.

Intet lys for dvergene

Stjernene ble oppdaget i forbindelse med det pågående Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE)-prosjektet, der romteleskopet Spitzer registrerer verdensrommets infrarøde stråling.

– Vanligvis finner man brune dverger indirekte ved å se på hvordan stjernene i nærheten blir påvirket av tyngdekraften fra dem. De er veldig vanskelig å oppdage direkte, ved å se strålingen i et teleskop, så dette er nok første gang det har skjedd, mener Hansteen.

Brune dverger oppstår når gass og støv samler seg og kollapser – altså på samme måte som alle andre stjerner. Forskjellen er at det ikke samler seg nok materie til å sette i gang en fusjonsprosess som gjør stjernen selvlysende.

Dermed blir ikke dvergene varmere enn en middels planet.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/UCB
Image Credit: NASA/JPL-Caltech/UCB

Størrelsen på disse dvergene er heller ikke imponerende, i hvert fall ikke i astronomisk målestokk:

De minste er kun 5-10 ganger større enn Jupiter. Den øvre størrelsesgrensen er på 75-80 ganger størrelsen til Jupiter, og avgrenser mot røde og hvite dverger, som er henholdsvis saktebrennende mindre stjerner og restene av allerede utbrente stjerner.

Brun dverg eller planet?

Så hvorfor er ikke disse dvergene definert som planeter, når de er så små og kalde?

– Det er vanskelig å skille mellom planeter og stjerner iblant, men en tydelig forskjell går på om det noensinne har foregått en fusjonsprosess, forklarer Hansteen.

Han trekker derfor et skille mellom planeter som aldri har hatt kjernefysisk aktivitet, som for eksempel Jupiter og jorden, og stjerner, som i det minste har hatt en kort periode med fusjon:

– Når planeter er omtrent ti ganger større enn Jupiter, blir massen så stor at den går gjennom en fase der den brenner deuterium, et stoff som fusjonerer relativt lett.

– Den fasen er veldig kort, for det er lite deuterium i universet, så forbrenningen er ikke stor nok til at den setter i gang mer fusjon. Så stjernen - som den nå må defineres som - brenner opp og du har en brun dverg.

Gir indikasjon om liv

Image credit: NASA/JPL-Caltech
Image credit: NASA/JPL-Caltech

Studien av brune dverger kan være en viktig del av arbeidet mot å oppdage hvor det eventuelt finnes liv på andre planeter.

– Et av de store spørsmålene vi vil ha svar på er om, og i så fall hvor, det finnes liv på andre planeter. I den forbindelse er det veldig interessant å se hvor like andre solsystemer er med vårt – hvor det jo har oppstått liv, forklarer han.

Planetene i vårt solsystem går i en relativt sirkelformet bane rundt Solen. Dette gjør at temperaturen, blant annet her på jorden, er stabil og teorien er at dette gjør det mulig å utvikle liv.

De aller fleste andre solsystemer vi har oppdaget har imidlertid langt mer ellipseformede planetbaner – noe som gjør at temperaturen på planetene varierer fra iskaldt til glohett i løpet av en omdreining.

– Her kommer de brune dvergene inn. Tyngdekraften fra slike stjerner kan muligens forklare hvorfor så mange av de andre systemene er ellipseformede, og derfor si noe om hvor sannsynlig det er å finne solsystemer som ligner mer på vårt eget, forteller Hansteen.

Forklarer 3 prosent av mørk materie

Brune dverger kan dessuten hjelpe oss litt på veien mot å forklare mysteriet med den mørke materie.

"Spitzer-teleskopet, eller "Space Infrared Telescope Facility", har i seks måndter skannet alle kroker av himmelen på leting etter ny viten. (Foto: NASA/JPL-Caltech-ESA/Hubble and Digitized Sky Survey 2)"
"Spitzer-teleskopet, eller "Space Infrared Telescope Facility", har i seks måndter skannet alle kroker av himmelen på leting etter ny viten. (Foto: NASA/JPL-Caltech-ESA/Hubble and Digitized Sky Survey 2)"

Mørk materie er navnet vi har gitt på den hittil ukjente massen som vi antar holder universet samlet (se faktaboks).

Dersom det finnes mange brune dverger, betyr det at det er mange større og mindre himmellegemer der ute som vi ennå ikke har oppdaget. Det vil altså si at det finnes mer masse i verdensrommet enn det som er synlig for vanlige teleskoper.

Brune dverger kan derfor forklare noe av ”masseunderskuddet” i universet: det er rett og slett bare masse vi ikke har sett ennå.

Hansteen har imidlertid lite tro på at dette løser hele problemet.

– Mye tyder på at de målingene vi gjør av vanlig masse i universet, det du og jeg er laget av, er ganske riktig. Jeg tror det skal mye til for at det oppdages mange nok brune dverger til å gjøre om på alle disse målingene.

Astrofysikeren tror derfor brune dverger utgjør maksimum 3-5 prosent av den manglende massen.

– For det resterende tror jeg heller det er snakk om en helt annen type masse, en som vi ikke har oppdaget ennå.

Kilde:

Eisenhardt et al. (2010) Ultracool field brown dwarf candidates selected at 4.5 μm The Astronomical Journal 139(6)

Les mer:

Pressemeldingen fra NASA

Informasjon om WISE-prosjektet finner du hos NASA og hos UCLA.

UiOs infoside om brune dverger og mørk materie

Powered by Labrador CMS