Hypernovaer – gigantiske eksploderende stjerner fra universets første tider – slynget ut gassene som formet de eldste stjernene i midten av vår melkevei. Nå har astronomer funnet disse stjernene. Denne illustrasjonen viser hvordan en hypernova kan ha sett ut da den eksploderte. (Illustrasjon:NASA/CXC/M.Weiss)
Hypernovaer – gigantiske eksploderende stjerner fra universets første tider – slynget ut gassene som formet de eldste stjernene i midten av vår melkevei. Nå har astronomer funnet disse stjernene. Denne illustrasjonen viser hvordan en hypernova kan ha sett ut da den eksploderte. (Illustrasjon:NASA/CXC/M.Weiss)

Urgamle stjerner funnet i midten av Melkeveien

Astronomer er sikre på at de har oppdaget de eldste stjernene i Melkeveien. Stjernene kan fortelle hvordan universet var rett etter det første store smellet.

Publisert

Astronomer leter etter spor fra universets første tider. Nå har de gjort nye funn. Ikke i universets fjerneste egner, men i midten av vår egen galakse, Melkeveien.

Her inne har astronomer for første gang funnet urgamle stjerner. Akkurat hvor gamle de er, vet de ikke. Men stjernene må være de eldste i Melkeveien. 

Lysende bånd

Navnet Melkeveien har galaksen vår fått fordi vi ser den som et lysende bånd – en elv av melkehvitt lys – over nattehimmelen. 

Når vi ser dette lysbåndet, ser vi på langs innover i den flate skiven som danner Melkeveien.

Sola, vår egne stjerne, ligger langt ute mot ytterranda av skiven, langt fra senteret der de gamle stjernene nå er oppdaget.

Dannet like etter Big Bang

Hvordan kan astronomene vite at disse stjernene er de eldste i Melkeveien? Svaret tar oss tilbake til de første tider, da Melkeveien og andre galakser ble dannet.

Det skjedde kort tid etter Big Bang, det store smellet som dannet universet for nesten 14 milliarder år siden.

Den gangen fantes verken stjerner eller galakser, bare en kule av hydrogengass som eksploderte utover i alle retninger. 

Slik omtrent ville den roterende skiven av galaksen vår, Melkeveien, sett ut hvis vi var langt unna og så den ovenfra. Siden vi er inne i Melkeveien, ser vi skiven sidelengs som et lysende bånd på himmelen. Dette er galaksen NGC 6744 i stjernebildet Pavo, påfuglen. (Foto: ESA, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en)
Slik omtrent ville den roterende skiven av galaksen vår, Melkeveien, sett ut hvis vi var langt unna og så den ovenfra. Siden vi er inne i Melkeveien, ser vi skiven sidelengs som et lysende bånd på himmelen. Dette er galaksen NGC 6744 i stjernebildet Pavo, påfuglen. (Foto: ESA, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en)

Stor klump blir mindre klumper – blir stjerner

Inne i hydrogenskyen var det klumper som var tettere enn gassen rundt. Disse gassklumpene skulle bli starten på galaksene.

Tyngdekreftene fikk gassklumpene til å trekke seg sammen. Trykk og temperatur økte. Kjernereaksjoner fikk klumpene til å lyse. Dette ble de aller første stjernene.

Disse første stjernene var enorme, rundt en million ganger større enn vår sol. De bestod mest av hydrogen. Det er jo naturlig, siden de var dannet av en hydrogensky.

Fra kule til skive

Disse første stjernene dannet store hoper, som slo seg sammen til større stjernesvermer. Dette ble galaksene.

Astronomene vet ikke sikkert hvordan disse stjernesvermene gikk fra å være kuleformer til å bli skiver med spiralarmer, som vår egen melkevei. Det kan komme av at kula roterte og ble slynget ut til en skive. 

Men mange av de eldste stjernene ligger ikke i denne skiva. De ligger i restene av den runde formen som galaksen først hadde.

Vi kan fortsatt se disse gamle stjernene samlet i fjerne stjernehoper innenfor omrisset av det runde området, det som kalles Melkeveiens halo.

Siling av stjerner

De aller eldste stjernene burde likevel ikke finnes her. De burde finnes i den aller største og tetteste delen av galakseklumpen som først trakk seg sammen, altså i kjernen.

Og det var her astronomene lette. Det var ikke lett. De startet med et teleskop i Australia, ANU Skymapper. Hvordan kunne de skille ut de eldste stjernene fra de yngre?

Svaret ligger i fargen. De eldste stjernene består altså nesten bare av hydrogen. Dermed får de en bestemt blålig fargesignatur som astronomene kan se etter.

Slik fikk de valgt ut 500 lovende stjerner. Etter en videre siling med andre teleskoper var de nede i 23 stjerner som var med i finalen.

Stjernesvermer i midten av Melkeveien, der de sju urgamle stjernene ble funnet. Bildet er tatt med SkyMapper-teleskopet i Australia. Det ble brukt i den første silingen av stjernene i denne studien. (Foto: Christopher Owen)
Stjernesvermer i midten av Melkeveien, der de sju urgamle stjernene ble funnet. Bildet er tatt med SkyMapper-teleskopet i Australia. Det ble brukt i den første silingen av stjernene i denne studien. (Foto: Christopher Owen)

De siste sju

Nå var tida kommet til å fyre opp en av de store stjernekanonene – Magellan Clay-teleskopet i Atacamaørkenen i Chile.

Nå gjaldt det å skille stjerner som virkelig kom fra sentrum av galaksen fra slike som bare var på gjennomreise. 

For å klare det måtte astronomene måle avstander og farten til stjernene. Da satt de igjen med sju stjerner. De gikk i tette baner rundt sentrum av Melkeveien.

Rester av hypernovaer

Nå gikk astronomene grundig til verks. De studerte fargespekteret til disse stjernene nøye for å se fargesignaturen av stoffene de er laget av.

Da fant de ut at disse stjernene ikke er de eldste. De er dannet av gasser som ble slynget ut fra enda eldre, eksploderende gigantstjerner – hypernovaer.

En hypernova eksploderer med ti ganger større energi enn en vanlig supernova. Og en supernova er alt annet enn vanlig. Når den flammer opp, kan den lyse like sterkt som alle de andre milliarder av stjernene i galaksen til sammen.

Fra lette til tyngre grunnstoff

Hvordan kunne astronomene se at de tidlige stjernene var laget av rester fra slike hypernovaer?

Inne i en hypernova er trykket så stort at atomer av lettere grunnstoffer presses sammen til tyngre grunnstoffer.

De sju gamle stjernene er altså ikke bare laget av hydrogen. Små mengder av andre tyngre stoffer forteller om en voldsom forhistorie.

Livets fabrikker

Tyngre grunnstoffer lages på samme måte i supernovaer. Mange slike supernovaer har seinere laget alle de tyngre grunnstoffene som sola og andre stjerner inneholder.

Disse tyngre grunnstoffene finnes også i planetene i vårt solsystem. De finnes i jorda, og de finnes i oss – oksygen, karbon, nitrogen og mange fler.

Slik sett har supernovaene vært fabrikker for livets stoffer. Og astronomene kan takke de urgamle stjernene i sentrum av Melkeveien for at de vet litt mer om universets tidligste tider.

Referanse:

Nyhetsmelding fra University of Cambridge.

L. M. Howes mfl: Extremely metal-poor stars from the cosmic dawn in the bulge of the Milky Way, Nature, 11. november 2015, doi: 10.1038/nature15747. Sammendrag.