Hvað getur þú sagt mér um stjörnuþyrpingar?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað getur þú sagt mér um stjörnuþyrpingar?
Stjörnuþyrping er hópur stjarna sem haldast saman á litlu svæði vegna þyngdaraflsins. Stjörnuþyrpingum má skipta í kúluþyrpingar og lausþyrpingar. Stjörnuþyrpingum má þó ekki rugla saman við vetrarbrautir sem eru miklu stærri og stjörnur þeirra laustengdari. Í flestum vetrarbrautum er bæði að finna kúluþyrpingar og lausþyrpingar. Stjörnur í hverri stjörnuþyrpingu eru yfirleitt jafngamlar sem bendir til þess að þær myndist samtímis úr sömu stjörnuþoku.

Kúluþyrpingar:

Dæmigerð kúluþyrping lítur út svipað og býflugnasveimur. Í þyrpingunni eru nokkur hundruð þúsund stjörnur á svæði sem er um 10-30 ljósár í þvermál (til samanburðar er fjarlægðin frá sólinni til næstu fastastjörnu rúm 4 ljósár!) Sameiginlegt þyngdarafl stjarna í kúluþyrpingunni er sterkt og rígheldur í þær. Stjörnurnar eru á brautum umhverfis miðju þyrpingarinnar en sjálf kúluþyrpingin ferðast hring eftir hring umhverfis miðju Vetrarbrautarinnar. Kúluþyrpingarnar eru því frábrugðnar lausþyrpingum sem tvístrast með tímanum. Sumar kúluþyrpingar eru svo þéttar að athugandi sem væri staddur á reikistjörnu inni í kjarna þyrpingarinnar myndi upplifa rökkur en ekki myrkur á næturhlið reikistjörnunnar. Svo mikil væri birtan frá nálægum stjörnum! Aðstæður fyrir þróun lífs eru aftur á móti óhagstæðar í kúluþyrpingum, meðal annars vegna skorts á þungum frumefnum.

Vetrarbrautin okkar er skífulaga eins og pönnukaka. Sólin og flestar stjörnurnar sem við sjáum ferðast umhverfis miðjuna í sama plani á svipaðan hátt og reikistjörnurnar í sólkerfinu. Þótt stjörnurnar haldi sig innan skífunnar er ekki það sama að segja um kúluþyrpingarnar. Þær fara upp og niður í gegnum skífuna á leið sinni í kringum miðju Vetrarbrautarinnar. Þetta kemur sér afar vel fyrir stjörnuáhugamenn því ef kúluþyrpingarnar ferðuðust einnig um í skífunni myndu gas og stjörnur í kringum okkur skyggja á langflestar þeirra. Stjörnufræðingar hafa fundið tæplega 160 kúluþyrpingar í Vetrarbrautinni en talið er að þær séu yfir tvö hundruð talsins.

Kúluþyrpingin Omega Centauri (NGC 5139) inniheldur allt að tíu milljón stjörnur. Hér sést miðhluti þyrpingarinnar.

Flestar kúluþyrpingar mynduðust skömmu eftir að alheimurinn varð til í Miklahvelli. Stjörnurnar eru því yfirleitt mjög gamlar og rauðir risar áberandi. Efnisinnihald stjarnanna er nánast það sama sem bendir til þess að nær allar stjörnurnar í hverri kúluþyrpingu hafi myndast samtímis úr sama risavaxna gasskýinu. Kúluþyrpingar eru misstórar og eru nokkrir tugir þúsunda stjarna í minnstu kúluþyrpingunum en yfir milljón stjarna í þeim stærstu. Fróðlegt er að bera saman stjörnur í kúluþyrpingum við þær stjörnur sem er að finna í næsta nágrenni við okkur í Vetrarbrautinni. Flestar björtustu stjörnurnar í grennd við okkur sem skína skærast á næturhimninum eru heitar, bláar og hvítar stjörnur sem hafa meiri massa en sólin. Þær lifa stutt og því eru skæru og heitu stjörnurnar sem voru upphaflega í kúluþyrpingunum löngu útbrunnar. Í stað þeirra ber mest á rauðum risum en þeir eru stjörnur sem hafa þanist út í ellinni og eiga skammt eftir ólifað.

Annað atriði sem skilur á milli stjarna í kúluþyrpingum og sólarinnar okkar er að í þeim er miklu lægra hlutfall af þungum frumefnum en í sólinni. Öll frumefni í alheiminum með hærri sætistölu en þau þrjú fyrstu í lotukerfinu hafa orðið til inni í stjörnum eða þegar þær enduðu ævi sína. Menn eru að miklu leyti úr vatni og langþyngsti hluti vatnssameindarinnar er súrefni sem á ættir sínar að rekja til sólstjarna. Sama má segja um kolefnisatómin í okkur, gullið í seðlabönkum heimsins og allt efni í heiminum annað en vetni (í 1. sæti lotukerfisins), helín (í 2. sæti) og litín (í 3. sæti en er frekar sjaldgæft svo það skiptir litlu máli í heildarmyndinni).

Stjörnur í kúluþyrpingunum voru meðal fyrstu kynslóða stjarna sem mynduðust í alheiminum og stjörnurnar sem komu á undan þeim höfðu aðeins myndað lítið magn af málmum en stjörnufræðingar nota hugtakið málmar yfir öll efni sem eru þyngri en vetni og helín. Segja má að endurvinnsla sé einkunnarorð vetrarbrauta því efnin sem þeytast í burtu þegar stjörnur enda ævi sína verða hráefni í nýjar stjörnur. Hlutfall málma (þyngri frumefna) eykst því með hverri kynslóð stjarna. Sólin okkar og sólkerfið urðu til úr „endurunnu“ efni nokkurra kynslóða stjarna þegar alheimurinn var rúmlega níu milljarða ára gamall. Því er hlutfall málma miklu hærra í sólinni heldur en í stjörnum kúluþyrpinganna sem mynduðust úr málmsnauðu hráefni fyrir langa löngu. Enn þann dag í dag eru nýjar stjörnur að myndast í Vetrarbrautinni og eru þær yfirleitt með enn hærra hlutfall af þyngri frumefnum (málmum) en sólin okkar.

Lausþyrpingar:

Fjöldi stjarna í lausþyrpingu er yfirleitt frá nokkrum tugum og upp í nokkur hundruð stjarna. Þær haldast saman vegna sameiginlegs þyngdarafls lausþyrpingarinnar en eru ekki tengdar jafnsterkum böndum og stjörnur kúluþyrpinga. Ólíkt kúluþyrpingum þá sundrast lausþyrpingarnar með tímanum. Það veltur á aðstæðum hverju sinni hve lengi þær ná að halda hópinn. Skammlífustu lausþyrpingarnar haldast saman í nokkra tugi milljóna ára en stjörnurnar í elstu lausþyrpingunum í Vetrarbrautinni hafa haldið hópinn í meira en einn milljarð ára. Stjörnufræðingar hafa fundið um 1100 lausþyrpingar í Vetrarbrautinni sem er aðeins lítið brot af heildarfjöldanum því gas og ryk byrgir sýn þegar við lítum í kringum okkur í Vetrarbrautarskífunni. Stjörnufræðingar áætla að allt að 100 þúsund lausþyrpingar sé að finna í Vetrarbrautinni en hafa ber í huga að hún geymir yfir 100 milljarða stjarna!

Stjörnuþyrpingin NGC 265 er lausþyrping.

Lausþyrpingar verða til strax og nýjar stjörnur fæðast í Vetrarbrautinni. Stjörnumyndunin fer fram í litlum hópum inni í risastórum gasskýjum. Ef stjörnurnar eru nógu margar og standa nógu þétt verður til lausþyrping. Ef stjörnuhópurinn er gisnari nær þyngdaraflið ekki að binda þær saman og þær mynda svonefnt stjörnufélag. Stórabjörnsþyrpingin er nærtækt dæmi um stjörnufélag. Stjörnur sem myndast þétt saman í lausþyrpingu eru af ýmsum stærðum og gerðum en þær eiga það sameiginlegt að hafa myndast á sama tíma í sama gasskýinu. Stjörnurnar ferðast saman um skeið í lausþyrpingunni uns hún gliðnar í sundur. Nokkrar stjörnur í Karlsvagninum ferðast í svipaða stefnu um Vetrarbrautina og hafa stjörnufræðingar reiknað út að þær hafi eitt sinn verið saman í lausþyrpingu.

Ástæða þess að stjörnur myndast í skífunni og hringsóla um hana er sú að þar er nóg af gasi til þess að mynda stjörnur. Í miðhluta Vetrarbrautarinnar er lítið af gasi eftir og gamlar stjörnur því mest áberandi. Í hjúpnum sem umlykur skífuna er þéttleikinn of lítill til þess að halda stjörnumyndun gangandi. Sólin okkar myndaðist að öllum líkindum í stjörnuþyrpingu en stjörnurnar í lausþyrpingunni hafa fyrir löngu tvístrast og hver haldið sína leið. Það er samt gaman að leiða hugann að því að einhvers staðar í Vetrarbrautinni eru stjörnur sem mynduðust í sama hópi og sólin! Þar sem þær mynduðust úr sama gasskýi ætti efnasamsetning þeirra að vera mjög svipuð og efnasamsetning sólarinnar. Stjörnufræðingar hafa svipast um eftir stjörnum með svipaða efnasamsetningu og fundið stjörnur sem svipar til hennar. Það er hins vegar ómögulegt að spóla 4,5 milljarða ára aftur í tímann til þess að sýna fram á að þær hafi myndast á sama stað og sama tíma og sólin.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

• Hvernig er þróun sólstjarna háttað? eftir Sævar Helga Bragason
• Er alheimurinn bara eitt sólkerfi eða út um allt? eftir Sævar Helga Bragason
• Hvað eru margar stjörnuþokur í alheiminum? eftir JGÞ
• Hvað eru margar stjörnur í geimnum? eftir Sævar Helga Bragason og Tryggva Þorgeirsson
• Hvernig vita menn að það eru til aðrar vetrarbrautir? Eða að það séu til milljónir af þeim? eftir SHB
• Hvernig varð sólin til? eftir JGÞ

Myndir:

• ESO. Myndin var tekin með Wide Field Imager myndavél ESO á La Silla. Sótt 16.5.2011.
• NASA/ESA. Sótt 16.5.2011.

---

Þetta svar er hluti af lengri umfjöllun um stjörnuþyrpingar á Stjörnufræðivefnum og er birt hér með góðfúslegu leyfi....