Forklart: Hvordan stjerner ga karbonet som gjør livet mulig

Når en stjerne dør, frigjør den ulike elementer inkludert karbon til omgivelsene. Ny studie på hvite dverger setter størrelsesgrenser for stjernene som beriket Melkeveien med karbon

Den nye forskningen analyserte hvite dverger i denne stjernehopen. Kalt NGC 7789, er den omtrent 8000 lysår unna. Den kalles også Carolines Rose, etter astronomen Caroline Lucretia Herschel som oppdaget den på slutten av 1700-tallet. (Kreditt: Guillaume Seigneuret via NASA)

Karbon er avgjørende for livet: Det er den enkle byggesteinen til alle de komplekse organiske molekylene som organismer trenger. Det er kjent at alt karbonet i Melkeveien kom fra døende stjerner som kastet ut grunnstoffet i omgivelsene. Det som imidlertid har vært diskutert, er hva slags stjerner som ga det viktigste bidraget.

Nå har en studie gitt ny innsikt om opprinnelsen til karbonet i galaksen vår. Publisert i 'Nature Astronomy' av et internasjonalt team av forskere, studien er en analyse av hvite dverger — de tette restene av en stjerne etter dens død.

Hvordan kommer karbon fra stjerner?

nettoverdi av macaulay culkin

De fleste stjerner - bortsett fra de mest massive - er dømt til å bli hvite dverger. Når de massive dør, går de med et spektakulært smell kjent som supernovaen. Både lavmasse og massive stjerner kaster asken ut i omgivelsene før de avslutter livet. Og denne asken inneholder mange forskjellige kjemiske elementer, inkludert karbon.

Både i lavmassestjerner og i massive stjerner syntetiseres karbon i deres dype og varme indre gjennom trippel-alfa-reaksjonen, det vil si fusjonen av tre heliumkjerner, studiens hovedforfatter, Paola Marigo ved University of Padua i Italia, fortalte denne nettsiden , via epost.

I lavmassestjerner blir det nylig syntetiserte karbonet transportert til overflaten [fra det indre] via gigantiske gassbobler og derfra injisert inn i kosmos gjennom stjernevinder. Massive stjerner beriker det interstellare mediet med karbon mest før supernovaeksplosjonen, når de også opplever kraftige stjernevinder, sa hun.

Det astrofysikere diskuterer er om karbonet i Melkeveien stammer fra stjerner med lav masse før de ble hvite dverger, eller fra vinden til massive stjerner før de eksploderte som supernovaer. Den nye forskningen antyder at hvite dverger kan kaste mer lys over karbonets opprinnelse i Melkeveien.

Så hva fant studien?

Mellom august og september 2018 ved Keck-observatoriet på Hawaii analyserte forskerne noen få hvite dverger som tilhører åpne stjernehoper i Melkeveien. De målte massene til de hvite dvergene, utledet massene deres ved fødselen og beregnet derfra den innledende-endelige masseforholdet - et viktig astrofysisk mål som integrerer informasjon om hele livssyklusen til stjerner.

De fant ut at forholdet motvirket en trend - at jo mer massiv stjernen var ved fødselen, desto mer massiv forlot den hvite dvergen ved sin død. … Vi ble truffet av et uventet og, på en viss måte, bisarrt resultat: massene til de hvite dvergene var betydelig større enn hva astrofysikere hittil trodde. Enda mer overraskende, vi innså at inkluderingen deres brøt den lineære veksten, og introduserte en slags liten krusning i forholdet, en liten knekk som toppet ved innledende masser rundt 2 solmasser, skrev Marigo for 'Nature' i en artikkel om forskningsoppgaven.

Så langt ble stjerner født for omtrent 1,5 milliarder år siden i galaksen vår antatt å ha produsert hvite dverger på omtrent 60–65 % av massen til solen vår. I stedet ble det funnet at de døde og etterlot seg mer massive kompakte rester, omtrent 70-75% solmasser.

hva er barbara corcoran verdt

Express Explained er nå på Telegram. Klikk her for å bli med i kanalen vår (@ieexplained) og hold deg oppdatert med det siste

Hva forklarer dette?

I deres tolkning stiller Marigo og kollegene strenge begrensninger på hvordan og når karbon ble produsert av stjerner i vår galakse, og endte opp fanget i råmaterialet som Solen og dens planetsystem ble dannet av for 4,6 milliarder år siden.

I de siste fasene av livet produserte stjerner som var omtrent 2 solmasser nye karbonatomer i deres varme indre, transporterte dem til overflaten og spredte dem til slutt inn i det interstellare mediet gjennom milde stjernevinder. Våre detaljerte stjernemodeller indikerer at strippingen av den karbonrike ytre mantelen skjedde sakte nok til at de sentrale kjernene til disse stjernene, de fremtidige hvite dvergene, kunne vokse betydelig i masse, skrev Marigo.

hva er george harrison nettoverdi

Fra en analyse av det innledende-endelige masseforholdet rundt den lille knekken, trakk forskerne sine konklusjoner om størrelsesområdet for stjernene som bidro med karbon til Melkeveien. Stjerner mer massive enn 2 solmasser bidro også til den galaktiske anrikningen av karbon. Stjerner mindre massive enn 1,65 solmasser gjorde det ikke. Med andre ord representerer 1,65-Msun [1,65 ganger solens masse] minimumsmassen for at en stjerne skal spre sin karbonrike aske ved død, skrev Marigo.

Hvordan er dette sammenlignet med eksisterende teorier om karbonanrikning?

Faktisk er studien vår ikke for noen av scenarioene, sa Marigo til The Indian Express. Begge kildene (lav masse og massive stjerner) bidro sannsynligvis, i forskjellige proporsjoner (fortsatt usikkert). Å ha fastsatt minste startmasse for produksjon av karbon i lavmassestjerner er et verdifullt resultat siden det hjelper å sette puslespillbitene sammen, sa hun.

Del Med Vennene Dine: