Förklarat: Hur stjärnor gav kolet som gör livet möjligt

När en stjärna dör släpper den ut olika element inklusive kol till omgivningen. Ny studie på vita dvärgar sätter storleksgränser för stjärnorna som berikade Vintergatan med kol

Den nya forskningen analyserade vita dvärgar i denna stjärnhop. Kallas NGC 7789 och är cirka 8 000 ljusår bort. Den kallas också för Carolines ros, efter astronomen Caroline Lucretia Herschel som upptäckte den i slutet av 1700-talet. (Kredit: Guillaume Seigneuret via NASA)

Kol är nödvändigt för livet: Det är den enkla byggstenen i alla komplexa organiska molekyler som organismer behöver. Det är känt att allt kol i Vintergatan kom från döende stjärnor som kastade ut grundämnet i sin omgivning. Vad som dock har förblivit omdebatterat är vilken typ av stjärnor som gjorde det största bidraget.

Nu har en studie gett nya insikter om ursprunget till kolet i vår galax. Publicerad i 'Nature Astronomy' av ett internationellt team av forskare, studien är en analys av vita dvärgar — de täta resterna av en stjärna efter dess död.

Hur kommer kol från stjärnor?

macaulay culkin nettovärde 2017

De flesta stjärnor - förutom de mest massiva - är dömda att förvandlas till vita dvärgar. När de massiva dör går de med en spektakulär smäll som kallas supernovan. Både lågmassa och massiva stjärnor skjuter ut sin aska i omgivningen innan de avslutar sina liv. Och dessa askor innehåller många olika kemiska grundämnen, inklusive kol.

Både i lågmassastjärnor och i massiva stjärnor syntetiseras kol i deras djupa och varma inre genom trippel-alfa-reaktionen, det vill säga sammansmältningen av tre heliumkärnor, studiens huvudförfattare, Paola Marigo vid University of Padua i Italien, berättade denna webbplats , via e-post.

I lågmassastjärnor transporteras det nysyntetiserade kolet till ytan [från det inre] via gigantiska gasbubblor och injiceras därifrån i kosmos genom stjärnvindar. Massiva stjärnor berikar det interstellära mediet med kol mestadels före supernovaexplosionen, när de också upplever kraftfulla stjärnvindar, sa hon.

Det astrofysiker diskuterar är om kolet i Vintergatan härstammar från stjärnor med låg massa innan de blev vita dvärgar, eller från vindarna från massiva stjärnor innan de exploderade som supernovor. Den nya forskningen tyder på att vita dvärgar kan kasta mer ljus över kolets ursprung i Vintergatan.

Så, vad fann studien?

bam margera nettovärde

Mellan augusti och september 2018 vid Keck Observatory på Hawaii analyserade forskarna några vita dvärgar som tillhörde öppna stjärnhopar i Vintergatan. De mätte massorna av de vita dvärgarna, härledde deras massor vid födseln och beräknade därifrån det initiala-slutliga massförhållandet - ett astrofysiskt nyckelmått som integrerar information om stjärnors hela livscykler.

De fann att förhållandet motverkade en trend - att ju mer massiv stjärnan vid födseln, desto mer massiv lämnade den vita dvärgen vid sin död. … Vi slogs av ett oväntat och, på ett visst sätt, bisarrt resultat: massorna av dessa vita dvärgar var avsevärt större än vad astrofysiker hittills trodde. Ännu mer överraskande, vi insåg att deras inkludering bröt den linjära tillväxten, introducerade en sorts liten krusning i förhållandet, en liten kink som toppade vid initialmassorna runt 2 solmassor, skrev Marigo för 'Nature' i en artikel om forskningsuppsatsen.

Hittills troddes stjärnor som föddes för ungefär 1,5 miljarder år sedan i vår galax ha producerat vita dvärgar som är ungefär 60-65 % av vår sols massa. Istället visade sig de ha dött och lämnat efter sig mer massiva kompakta rester, cirka 70-75% solmassor.

Express Explained finns nu på Telegram. Klick här för att gå med i vår kanal (@ieexplained) och håll dig uppdaterad med det senaste

Vad förklarar detta?

I sin tolkning ställer Marigo och kollegor stränga begränsningar för hur och när kol producerades av stjärnor i vår galax och hamnade fångade i råmaterialet från vilket solen och dess planetsystem bildades för 4,6 miljarder år sedan.

Under de sista faserna av sitt liv producerade stjärnor som var cirka 2 solmassor nya kolatomer i deras heta inre, transporterade dem till ytan och spred dem slutligen in i det interstellära mediet genom milda stjärnvindar. Våra detaljerade stjärnmodeller indikerar att borttagningen av den kolrika yttre manteln skedde tillräckligt långsamt för att tillåta dessa stjärnors centrala kärnor, de framtida vita dvärgarna, att växa avsevärt i massa, skrev Marigo.

Från en analys av det initiala-slutliga massförhållandet runt den lilla knäcket drog forskarna sina slutsatser om storleksintervallet för stjärnorna som bidrog med kol till Vintergatan. Stjärnor som är mer massiva än två solmassor bidrog också till den galaktiska anrikningen av kol. Stjärnor mindre massiva än 1,65 solmassor gjorde det inte. Med andra ord representerar 1,65-Msun [1,65 gånger solens massa] minimimassan för en stjärna att sprida sin kolrika aska vid döden, skrev Marigo.

Hur jämför detta med de existerande teorierna om kolanrikning?

Egentligen är vår studie inte till förmån för något av scenarierna, sa Marigo till The Indian Express. Båda källorna (stjärnor med låg massa och massiva) bidrog sannolikt i olika proportioner (fortfarande osäkert). Att ha fastställt den minsta initiala massan för produktion av kol i stjärnor med låg massa är ett värdefullt resultat eftersom det hjälper till att sätta ihop pusselbitarna, sa hon.

geoff ramsey nettovärde

Dela Med Dina Vänner: