Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Tunge stjerner eksploderer som supernovaer

Aarhusforskere er med til bedre at forstå hvordan. I to artikler fra 24. december 2019 i PRL og PRC præsenteres nye resultater.

06.01.2020 | Ole J. Knudsen

Krabbetågen i stjernebilledet Tyren. Foto: ESO

Krabbetågen i stjernebilledet Tyren. Foto: ESO

Når en stjerne fra starten vejer over 11 gange mere end Solen, slutter den sit i astronomisk forstand korte livsforløb af med en voldsom eksplosion - den bliver til en supernova. Det ser astronomerne på himlen i de fjerne galakser i hundredevis af gange hvert år, men de mekanismer, som styrer udvikligen for stjerner, der vejer mellem 7-11 gange mere end Solen er derimod ikke særligt velkendte. Her kan kernefysikken hjælpe, og i dette tilfælde er det en større forskergruppe med deltagelse af kernefysikere fra blandt andet Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet, som har nærstuderet hvordan to grundstofisotoper af Neon og Flour (20Ne og 20F) opfører sig.

Supernovaeksplosioner er yderst afhængige af en lille detalje, nemlig hvor villigt elektroner kan indfanges i stjernens centrale områder af isotopen 20Ne. Forskergruppen har målt på hyppigheden af den proces, hvor elektroner indfanges af 20Ne atomkernen, så den omdannes til 20F, og det viser sig, at processen kan foregå langt lettere og ved lavere tryk i stjernens kerne end hidtil antaget. For stjernen betyder det, at den med høj sandsynlighed vil sønderrives af en voldsom eksplosion, før den får mulighed for at opbygge et indre tryk så stort, at den i stedet kollapser til en neutronstjerne. Forsøgene er foretaget under forholdsvis meget fredeligere forhold, i laboratoriet IGISOL ved universitetet i Jyväskylä i Finland. Det nye resultat er sidste brik, som har været nødvendig for at forstå energiomsætningen ved atomkerneprocesserne i stjernens indre i de sidste afgørende faser af stjernens liv. Tilbage er stadig at opnå bedre forståelse af især konvektionen under eksplosionen, altså hvordan stoffet hvirvler rundt i stjernens indre. Det kræver yderst komplicerede og langvarige 3D-computersimuleringer at opnå fremskridt ad den vej, men det er ikke eksperimentalfysikernes område - nu har de gjort deres!

Ved eksperimentet. Hovedforfatter på begge artikler er Oliver Kirsebom, til venstre på billedet. Mod højre er det dernæst Marjut Hukkanen, Anu Kankainen og Cobus Swartz. Foto: Universitetet i Jyväskylä.

De nye resultater blev offentliggjort den 24. december 2019 i tidsskrifterne Physical Review Letters og Physical Review C med titlerne "Discovery of an exceptionally strong beta-decay transition of 20F and implications for the fate of intermediate-mass stars" og "Measurement of the 2+ -> 0+ ground-state transition in the beta decay of 20F". Desuden bragte American Physical Society omtale af artiklen som "Editors suggestion" med en separat featureartikel

Forfattergrupperne består ud over personer med tilknytning til IFA af forskere fra Finland, Nederlandene, USA, Storbritannien, Tyskland, Sverige, Indien og Spanien. Arbejdet er muliggjort blandt andet takket være støtte fra Villum Fonden.

Institut for Fysik og Astronomi, Medarbejdere, Offentligheden / Pressen, Studerende