Brune dverger er problematiske

Astronomene har problemer med brune dverger. Røde kjemper og Jordens endelikt er de tryggere på.

Solen som rød kjempe: Om 4–5 milliarder år vil Solen nesten omslutte Jordens bane. Skulle det være liv her da og skulle livet leve i skyskrapere, får vi håpe de har bra klimaanlegg. Foto: Shutterstock
Anbefalt

På 1960-tallet regnet astrofysikeren Shiv S. Kumar seg frem til at det trolig eksisterte noen stjernelignende himmellegemer som hadde en masse på under 8% av Solens, og som dermed ikke var massive nok til å starte prosessen som fusjonerer hydrogen til helium i vanlige stjerner og avgir lyset og energien som er grunnlaget for livet på Jorden.

Kumar antok at om disse himmellegemene virkelig fantes, ville de dermed være bortimot umulige å observere, og han kalte dem svarte dverger.

Men etter noen tiår med store teknologiske fremskritt lyktes man i 1994 ved hjelp av varmesøkende teleskoper å foreta den første sikre observasjonen av et himmellegeme tilsvarende det Kumar hadde regnet seg frem til. Det var riktignok ikke svart, men avga et svakt brunrødt varmestrålingslys, og ble derfor kalt en brun dverg.

Problemet

I løpet av de siste 25 årene har man observert en lang rekke brune dverger. Men er de stjerner? Eller er de kanskje planeter, ettersom de er på størrelse med Jupiter, den største planeten i vårt solsystem?

Det har astronomene hatt problemer med å fastslå. Varmestrålingen fra brune dverger er bare restvarme fra deres skapelse og oppfyller dermed ikke “kravet” til en stjerne, som er at den skal fusjonere hydrogen til helium.

På en annen side er de heller ikke planeter etter den vanlige definisjonen, for da skulle de ha oppstått fra en skive av støv rundt en stjerne, mens de brune dvergene i stedet er skapt ved kondensering av en “fri” kosmisk støvsky, slik en ekte stjerne er.

I det siste har allikevel astronomene valgt å klassifisere de brune dvergene som stjerner, selv om de altså bare “nesten” er det. De har også etablert en hurtigtest. For på tross av at de brune dvergene ikke har høy nok temperatur til å fusjonere hydrogen til helium som i ekte stjerner, kan de fusjonere litium til helium. Den prosessen avgir noe stråling som kan observeres. Litium fusjoneres også i større stjerner, men med deres høyere temperatur vil alt litium de inneholder være brent opp mens stjernene ennå er svært unge. Dermed er spor av litiumfusjon et brukbart type-karakteristikum for brune dverger, selv om det er “unøyaktig” fordi nye stjerner skapes hele tiden.

Planet eller stjerne: Astrofysikerne har problemer med klassifiseringen, men ser ut til å lande på «nesten stjerne». Mange brune dverger har en aurora (øverst) som kan være en million kraftigere enn Jordens. Foto: Illustrasjon: NASA/Jet Propulsion Laboratory/Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech

Greie, men dramatiske

Etter hvert som de brune dvergene blir gamle – vi snakker milliarder av år i fremtiden – vil de bli kaldere og kaldere og til slutt ikke avgi lys lenger.

Det er en helt annen og mer adstadig utvikling enn for ekte stjerner, der astrofysikerne stort sett er enige om at fremtiden er uhyre dramatisk, selv om den er vitenskapelig grei.

Illustrasjonen viser hvordan livssyklusen til stjerner arter seg på tre vesensforskjellige måter avhengig av massen til stjernen, vist ved grenene på figuren.

Det er stor forskjell på tidsskalaene for de forskjellige grenene. Massive stjerner har veldig kort levetid og kan brenne opp sitt hydrogen og bli til røde superkjemper i løpet av hundre millioner år, mens gule stjerner utvikler seg mye langsommere. Solen, en gul stjerne som i dag er ca. 4,6 milliarder år gammel, vil ha brent mesteparten av sitt hydrogen om 4-5 milliarder år, og vil da utvikle seg til en rød kjempe med en diameter som er så stor at den vil sluke planetene Merkur og Venus.

Fra fødsel til død: De tre grenene har helt forskjellig tidsskala. Mens Solen nå er 4,6 milliarder år gammel og begynner å utvikle seg til rød kjempe om nye 4–5 milliarder år, kan massive stjerner bli røde superkjemper i løpet av 100 millioner år. Foto: Creative Commons

Solens rød kjempe-stadium vil til og med omslutte Jordens nåværende bane, men den kommer trolig ikke til å sluke Jorden. Det skyldes at mye av Solens masse vil ha forsvunnet som utstrålt energi med reduserte gravitasjonskrefter til følge, slik at jordbanens avstand fra Solens sentrum trolig vil ha økt til 250 millioner km mot i dag ca. 150.

I forbindelse med rød kjempe-stadiet vil Solen fusjonere helium og krympe i radius etter hvert som den brenner ut, for til slutt å ende som svart dverg uten utstråling av lys eller energi.

Massive stjerner (øverste gren) kan som nevnt i løpet av hundre millioner år utvikle seg til røde superkjemper som kan nå en diameter på mer enn 2.000 ganger Solens (jfr. Universets største stjerne Stephenson 2-18) for deretter å kollapse i en spektakulær supernova som kan lyse opp hele galaksen i noen uker.

Kattens øye: Stilig planetarisk tåke NGC 6543 ca. 5.000 lysår fra Jorden. Den er dannet av en rød kjempe som avgir ca. 20.000 milliarder tonn masse pr. sekund. Solen kan ende slik. Foto: Foto: Nasa/UPI/Shutterstock

Et velkjent eksempel på dette var supernovaen som i tre uker ble observert på høylys dag i 1054 e.Kr. av astronomer i Kina og Mellom-Amerika. Vi kan fremdeles se restene av dramaet i form av den vakre Krabbetåken i stjernebildet Tyren.

Dagens astronomer håper å få oppleve en supernova i vår egen galakse, Melkeveien. De har teleskopene sine rettet mot den røde kjempestjernen Betelgeuse. Den har en diameter som er ca. 750 ganger Solens, ligger i stjernebildet Orion omtrent 650 lysår fra Jorden, og er for tiden den 9. mest lyssterke stjernen på nattehimmelen.

I 2019 og 2020 ble det observert en skygge foran Betelgeuse, og astronomene håpet at supernova-eksplosjonen hadde startet. Men så viste skyggen seg å være en sky av kosmisk støv.

Vil en slik supernova kunne være farlig for oss? Ikke hvis de er mer enn 50–100 lysår fra oss, beroliger astronomene. Så da får vi vel dele deres håp om at Betelgeuse fyrer av alle tiders største fyrverkeri i vår levetid. ν