Universums grundämnesfabriker
Av stoft är vi gjorda – men inte från jorden utan från stjärnorna. När universum uppstod bildades bara de allra lättaste grundämnena: väte, helium och spår av litium och beryllium. Allra andra grundämnen har uppstått i stjärnornas inre eller i supernovor, exploderande stjärnor. Praktiskt taget alla atomer i våra kroppar har alltså vid något tillfälle bildats i en stjärna. Vi känner också till processerna men teori och observationer stämmer inte alltid överens. Ett steg mot att få dem att harmoniera med varandra har tagits i en ny doktorsavhandling vid Institutionen för astronomi vid Lunds universitet.
Med laboratorieexperiment och bearbetning av observationsdata har Martin Lundqvist visat hur halterna av vissa kritiska grundämnen kan bestämmas mer noggrant. Han har koncentrerat sig på två spektakulära stjärnor. Den ena är spektakulär därför att den dominerar höstens och vinterns stjärnhimmel: Betelgeuse, den starkaste stjärnan i Orion. Den andra är spektakulär i ett annat avseende. Den är inte synlig för blotta ögat men kallas för Uranstjärnan därför att den visat sig innehålla oväntat höga halter av uran.
– Grundämnen upp till järn bildas genom fusionsprocesser i stjärnorna när lättare atomkärnor slås ihop, säger Martin Lundqvist. Men tyngre atomkärnor kan inte uppstå genom fusion. I stället frigörs vid fusionsprocessen neutroner som fastnar i järnkärnorna och ger upphov till tyngre atomkärnor. För att de allra tyngsta grundämnen ska uppstår krävs de extrema förhållandena i en supernova när enorma mängder av neutroner frigörs.
Uranstjärnan ligger utanför spiralarmarna i vår galax i den så kallade halon. Där finns mycket gamla stjärnor som är fattiga på metaller. Att just Uranstjärnan innehåller så mycket av uran, det tyngsta naturligt förekommande grundämnet, kan bero på att det bildats av resterna av minst en supernova. Många av de halter som bestämts stämmer med denna teori men tre tunga grundämnen förekommer i halter som är svåra att förklara, nämligen hafnium, osmium och iridium. Genom noggrann spektralanalys har Martin Lundqvist kunnat förbättra de tidigare bestämningarna och de nya värdena ligger faktiskt nära vad man hade förväntat sig enligt teorin.
Betelgeuse är en superjätte som är tjugo gånger tyngre än vår sol och som troligen kommer att få ett våldsamt slut genom att förvandlas till supernova. Här har Martin Lundqvist visat att man kan bestämma halten av vissa tunga grundämnen, framför allt strontium, och därigenom se att detta ämne har blivit producerat inne i stjärnan genom en viss typ av neutroninfångningsprocess. Detta är i sin tur intressant därför att man med dessa bestämningar kan kartlägga stjärnans tidigare utveckling.
Kontaktinformation
Martin Lundqvist nås på tel 070-3077303. Hans doktorsavhandling heter Spectral Analysis of Neutron Capture Elements in the Laboratory and Stars.
