Den glohede kerne i det indre af en kæmpestjerne roterer ti gange så hurtigt som overfladen, har forskere fra Aarhus Universitet været med til at opdage. Resultaterne er netop publiceret i det anerkendte tidsskriftNature. (Grafik: Paul G. Beck)

Astronomer fra Aarhus Universitet har studeret kæmpestjerners indre og kan konstatere, at de opfører sig helt anderledes end Solen.

09.12.2011 | Christina Troelsen

Det har længe været kendt at stjernerne roterer, men normale observationer siger kun noget om rotationen på stjernens overflade.

Nye observationer med Kepler-satellitten kan ’se’ helt ind i stjernernes indre, og forskerne har nu opdaget, at de såkaldte kæmpestjerner har en indre kerne, der roterer ti gange så hurtigt som overfladen.

Målingerne, som netop er blevet offentliggjort i en artikel i Nature, viser at den indre kerne i kæmpestjernerne roterer med en hastighed, så den når at dreje en hel omgang på en måned, mens overfladen tager et helt år om at rotere en omgang.

Se animation af kæmpestjerners rotation:

Kæmpestjerner er gamle stjerner

Når stjerner bliver gamle, vil de udvikle sig til kæmpestjerner, som kan være 5 til 100 gange så store som vores egen stjerne Solen. En fase vores egen Sol vil nå om ca. 5 mia. år.

Observationer af solskælv, bl.a. analyseret i Aarhus, har vist at Solens indre roterer med stort set samme hastighed som overfladen. Men nu ved forskerne at dette vil ændre sig, når den engang bliver til en kæmpestjerne. Keplers observationer af stjerneskælv på overfladen af en kæmpestjerne kan ’se’ stjernens meget kompakte kerne og bestemme hvor hurtigt den roterer.

Samme princip som en skøjteløber

- Når en stjerne udvikler sig til en kæmpestjerne vil det ske ved at selve kernen trækker sig sammen, mens den ydre del af stjernen puster sig op til mange gange den oprindelige størrelse, forklarer astronom Søren Frandsen fra Aarhus Universitet.

- Ligesom en skøjteløber, der roterer hurtigere når hun trækker armene ind til kroppen, vil også stjernens indre rotere hurtigere, når kernen trækker sig sammen, forklarer han.

Den indre kerne vil samtidig opnå en meget højere temperatur end overfladen, der køles ned i takt med at stjernen udvider sig.

De nye resultater viser med al tydelighed hvordan forskernes teorier og beregninger kan observeres i praksis med Kepler-satellittens helt enestående præcise målinger.

Ny viden skal udforskes nærmere

- Vi har endnu ikke helt forstået, hvad det betyder for stjernens opbygning og udvikling, at rotationen er så forskellig på overfladen og i den indre kerne, siger Jørgen Christensen-Dalsgaard, professor i astronomi på Aarhus Universitet.

- Det bliver nu en af vores helt store udfordringer at lave detaljerede modeller for denne udvikling, fortsætter han.

Yderligere information:

Lektor Søren Frandsen, Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet, tlf. 87156352, email: srf@phys.au.dk

Professor Jørgen Christensen-Dalsgaard, Aarhus Universitet tlf. +45 23382374, email: jcd@phys.au.dk

Lektor Hans Kjeldsen, Aarhus Universitet, tlf. +4523382160, email: hans@phys.au.dk

FAKTA Kæmpestjerner Stjerner omdanner hydrogen til helium og frembringer herved energi. Når stjernen har opbrugt hydrogenet i sit indre, vil den svulme op til en såkaldt kæmpestjerne. Kæmpestjerner kan være 5 til 100 gange så store Solen. Vores egen Sol vil udvikle sig til en kæmpestjerne om ca. 5 mia. år. Kæmpestjerner er koldere på overfladen end andre stjerner og får dermed en rødlig farve. De kaldes også ’røde kæmper’ (Red Giants). NASA’s Keplersatellit – en supernøjagtig lysmåler I marts 2009 opsendte USA Kepler-satellitten med det mål at foretage meget nøjagtige målinger af mange tusinde stjerners lysstyrke. Hensigten med disse meget nøjagtige lysmålinger er at afsløre eksistensen af planeter, som i deres kredsløb omkring stjernerne kommer ind foran stjernen og skygger for en lille del af deres lysende overflade. På den måde har Kepler-satellitten fundet en mængde nye planeter, og inden for nogle få år forventes det, at Kepler-satellittens målinger vil afsløre eksistensen af planeter på størrelse med Jorden. Kepler observerer stort set uafbrudt det samme felt på himlen, i stjernebillederne Svanen og Lyren, og må nok betegnes som en af den amerikanske rumorganisation NASAs mest succesfulde missioner. Asteroseismologi – at se ind i stjernerne Astronomer verden over har siden opsendelsen af Kepler anvendt målingerne til at lede efter stjerneskælv på overfladen af de mange forskellige stjerner, som Kepler observerer. Ved at måle periodiske lysvariationer fra stjerneskælv, kan astronomerne bestemme hvilke fysiske forhold, som råder dybt inde i stjernerne via en type undersøgelser som kaldes for asteroseismologi. De asteroseismiske undersøgelser af Kepler-satellittens målinger ledes af en gruppe forskere ved Aarhus Universitet. I de seneste to år er det lykkedes at afsløre flere og flere detaljer om stjernernes indre opbygning og om deres udvikling. Satellittens målinger viser os stjernerne på en hidtil ukendt måde og muliggør dybtgående undersøgelser, som det før satellitten blev sendt op havde været umuligt at håbe på.

Et nyt forskningscenter

Jørgen Christensen-Dalsgaard bliver fra næste år leder af et nyt forskningscenter, Stellar Astrophysics Centre, ved Aarhus Universitet som Danmarks Grundforskningsfond har bevilget 55 millioner kroner til at opbygge og som har fokus på udnyttelsen af målingerne fra bl.a. Kepler-satellitten.

- Vi har nu fået muligheden for at udnytte målingerne fuldt ud og vi skal ikke kun se på stjerner, men også undersøge planeter omkring stjernerne og de forhold, som findes på disse planeters overflader, slutter Jørgen Christensen-Dalsgaard.

De tre forskere Søren Frandsen, Hans Kjeldsen og Jørgen Christensen-Dalsgaard, der er medforfattere på artiklen om kæmpestjerners indre rotation, arbejder ved Kepler Asteroseismic Science Operations Centre ved Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet.

Illustration der viser størrelsesforskellen mellem Solen og en kæmpestjerne. (Grafik: Paul G. Beck)