Útskýrt: Hvernig stjörnur gáfu kolefnið sem gerir líf mögulegt

Þegar stjarna deyr losar hún ýmis frumefni, þar á meðal kolefni, út í umhverfið. Ný rannsókn á hvítum dvergum setur stærðarmörk fyrir stjörnurnar sem auðguðu Vetrarbrautina með kolefni

Nýju rannsóknin greindi hvíta dverga í þessari stjörnuþyrpingu. Hún er kölluð NGC 7789 og er í um 8.000 ljósára fjarlægð. Hún er einnig kölluð Caroline's Rose, eftir stjörnufræðingnum Caroline Lucretia Herschel sem uppgötvaði hana seint á 18. öld. (Inneign: Guillaume Seigneuret í gegnum NASA)

Kolefni er lífsnauðsynlegt: Það er einföld byggingarefni allra flóknu lífrænu sameindanna sem lífverur þurfa. Vitað er að allt kolefni í Vetrarbrautinni kom frá deyjandi stjörnum sem kastuðu frumefninu út í umhverfi sitt. Það sem hefur hins vegar verið umdeilt er hvers konar stjörnur lögðu mesta framlagið.

Nú hefur rannsókn veitt nýja innsýn um uppruna kolefnisins í vetrarbrautinni okkar. Gefin út í 'Nature Astronomy' af alþjóðlegum hópi vísindamanna, rannsóknin er greining á hvítum dvergum — þéttar leifar stjörnu eftir dauða hennar.

Hvernig kemur kolefni úr stjörnum?

Flestar stjörnur - nema þær massamestu - eru dæmdar til að breytast í hvíta dverga. Þegar þær gríðarstóru deyja fara þær með stórkostlegan hvell sem kallast sprengistjarnan. Bæði massalitlar og massamiklar stjörnur kasta ösku sinni út í umhverfið áður en þær binda enda á líf sitt. Og þessi aska inniheldur mörg mismunandi efnafræðileg frumefni, þar á meðal kolefni.

Bæði í lágmassastjörnum og massamiklum stjörnum myndast kolefni í djúpum og heitum innviðum þeirra í gegnum þrefalda alfa hvarfið, það er samruni þriggja helíumkjarna, aðalhöfundur rannsóknarinnar, Paola Marigo við háskólann í Padúa á Ítalíu, sagði þessari vefsíðu , með tölvupósti.

Í lágmassastjörnum er nýmyndað kolefni flutt upp á yfirborðið [úr innviðum] með risastórum gasbólum og þaðan dælt inn í alheiminn með stjörnuvindum. Miklar stjörnur auðga millistjörnumiðilinn með kolefni að mestu fyrir sprengistjörnusprenginguna, þegar þær upplifa einnig öfluga stjörnuvinda, sagði hún.

Það sem stjarneðlisfræðingar deila um er hvort kolefnið í Vetrarbrautinni sé upprunnið frá lágmassastjörnum áður en þær urðu hvítir dvergar, eða frá vindum massamikilla stjarna áður en þær sprungu sem sprengistjörnur. Nýju rannsóknirnar benda til þess að hvítir dvergar gætu varpað meira ljósi á uppruna kolefnis í Vetrarbrautinni.

Svo, hvað fann rannsóknin?

Milli ágúst og september 2018 í Keck stjörnustöðinni á Hawaii greindu rannsakendur nokkra hvíta dverga sem tilheyra opnum stjörnuþyrpingum Vetrarbrautarinnar. Þeir mældu massa hvítu dverganna, töldu massa þeirra við fæðingu og reiknuðu þaðan út upphafs-loka massatengslin - lykilstjarneðlisfræðilegur mælikvarði sem samþættir upplýsingar um allan lífsferil stjarna.

Þeir komust að því að sambandið snerist við þróun - að því massameiri sem stjarnan var við fæðingu, því massameiri skildi hvíti dvergurinn eftir við dauða hans. … Okkur varð fyrir barðinu á óvæntri og á vissan hátt undarlega niðurstöðu: massi þessara hvítu dverga var áberandi stærri en það sem stjarneðlisfræðingar höfðu trúað hingað til. Jafnvel meira á óvart, við áttuðum okkur á því að innlimun þeirra braut línulegan vöxt, kynnti eins konar litla gáru í sambandinu, smá beygju sem náði hámarki við upphafsmassa í kringum 2 sólmassa, skrifaði Marigo fyrir „Nature“ í grein um rannsóknarpappírinn.

Hingað til var talið að stjörnur fæddar fyrir um það bil 1,5 milljörðum ára í vetrarbrautinni okkar hafi myndað hvíta dverga sem eru um 60-65% af massa sólarinnar okkar. Þess í stað kom í ljós að þeir hafa dáið og skilið eftir sig gríðarlegri þéttar leifar, um 70-75% sólmassa.

Express Explained er nú á Telegram. Smellur hér til að taka þátt í rásinni okkar (@ieexplained) og vertu uppfærður með það nýjasta

Hvað skýrir þetta?

Í túlkun sinni setja Marigo og félagar strangar skorður á hvernig og hvenær kolefni var framleitt af stjörnum vetrarbrautarinnar okkar og endaði í hráefninu sem sólin og plánetukerfi hennar mynduðust úr fyrir 4,6 milljörðum ára.

Á síðustu stigum lífs síns framleiddu stjörnur sem voru um 2 sólmassar ný kolefnisatóm í heitum innviðum þeirra, fluttu þau upp á yfirborðið og dreifðu þeim að lokum inn í miðstjörnuna með mildum stjörnuvindum. Nákvæm stjörnulíkön okkar benda til þess að afnám kolefnisríka ytri möttulsins hafi átt sér stað nógu hægt til að miðkjarna þessara stjarna, framtíðar hvíta dverganna, stækkaði töluvert að massa, skrifaði Marigo.

Út frá greiningu á upphaflegu og endanlegu massasambandi í kringum litla beygjuna drógu vísindamennirnir ályktanir sínar um stærðarbil stjarnanna sem lögðu til kolefni í Vetrarbrautina. Stjörnur sem eru massameiri en 2 sólmassar áttu líka þátt í auðgun kolefnis í vetrarbrautum. Stjörnur sem eru massaminni en 1,65 sólmassar gerðu það ekki. Með öðrum orðum 1,65-Msun [1,65 sinnum massi sólar] táknar lágmarksmassa fyrir stjarna til að dreifa kolefnisríkri ösku sinni við dauða, skrifaði Marigo.

Hvernig er þetta í samanburði við núverandi kenningar um auðgun kolefnis?

Reyndar er rannsókn okkar ekki hlynnt hvorri atburðarásinni, sagði Marigo við The Indian Express. Báðar upptökin (massalítil og massamiklar stjörnur) hafa líklega stuðlað, í mismunandi hlutföllum (enn óvíst). Að hafa ákveðið lágmarks upphafsmassa fyrir framleiðslu kolefnis í lágmassastjörnum er dýrmæt niðurstaða þar sem það hjálpar til við að setja púslbitana saman, sagði hún.

Deildu Með Vinum Þínum: