Stjerne med anderledes indre drivkraft end Solen
En stjerne som Solen har en indre drivkraft i form af et magnetfelt, der ses på overfladen som solpletter. Nu har astrofysikere fra blandt andet Niels Bohr Institutet observeret en fjern stjerne i Andromeda-stjernebilledet med en anderledes placering af solpletter, og det indikerer et magnetfelt, som drives af en helt anderledes indre dynamik. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Nature.
CHARA Array teleskoperne i Californien. CHARA Array består af seks teleskoper, som hver har et spejl på en meter i diameter. De seks teleskoper står med en afstand af i alt 330 meter, og det svarer til ét teleskop med et opnåeligt rumligt spejl på 330 meter i diameter. Arealet for indsamling af lys er naturligvis meget mindre, end hvis det havde været ét stort 330 meter teleskop, og det er derfor, teleskoperne kun kan bruges til meget lysstærke objekter.
Stjerner er glødende kugler af gas, som via atomkerneprocesser frigiver energi, der udsendes som lys og varme. I stjernens indre er der ladede partikler, som hvirvler og roterer og dermed danner et magnetfelt, der kan bryde ud på stjernens overflade, hvor det ses som solpletter. Solpletter er kølige områder, der skyldes de stærke magtetiske felter, hvor varmestrømningen bremses. På vores stjerne, Solen ses solpletterne i et bælte omkring ækvator, men nu har forskerne observeret en stor, fjern stjerne, hvor solpletterne befinder sig tæt ved polerne.
Solpletter ved polerne
Zeta Andromeda har en stor solplet ved den nordlige pol. Den sydlige pol kan ikke ses, men man kan se solpletter på breddegrader tæt på polerne, og disse solpletter er der ikke samtidigt, de ses skiftevis ved den nordlige og den sydlige halvkugle. De dukker op og forsvinder igen med en asymmetrisk fordeling på stjernens overflade. Credit: Roettenbacher et al.
”Det, vi kan se på stjernen er, at den har en stor solplet ved den nordlige pol. Vi kan ikke se den sydlige pol, men vi kan se solpletter på breddegrader tæt på polerne, og disse solpletter er der ikke samtidigt, de ses skiftevis ved den nordlige og den sydlige halvkugle. Denne asymmetri af solpletterne indikerer, at stjernens magnetfelt er dannet på en anderledes måde end det, der sker i Solen”, fortæller astrofysiker Heidi Korhonen, Dark Cosmology Centre på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Stjernen, der er observeret, er en kæmpe-stjerne, som er cirka 16 gange så stor som Solen i diameter. Den befinder sig 180 lysår væk i stjernebilledet, Andromeda. Det er meget langt væk at skulle observere detaljer på overfladen af en stjerne, der bare ses om en lysplet, der er mindre end en pixel stort. Astronomer har tidligere set solpletterne på Zeta Andromeda ved hjælp af Dobbler-metoden, som betyder, at man iagttager lys-bølgelængderne af den roterende stjerne. Solpletter er kølige områder, og ved at studere bølgelængderne kan man konstruere et kort over overfladetemperaturen. Det har hidtil været den bedste metode til at se overfladestrukturer af fjerne stjerner. men der kan opstå fejlfortolkninger, så der har været tvivl om rigtigheden af de polare solpletters eksistens.
På vores stjerne, Solen ses solpletterne i et bælte omkring ækvator. Solpletter er kølige områder, der skyldes de stærke magtetiske felter, hvor varmestrømningen bremses. Credit: NASA
Men ved at bruge en metode, hvor man samler billederne fra flere forskellige teleskoper, som man observerer med samtidigt, kan man få langt flere detaljer end man vil kunne opnå med selv de største teleskoper enkeltvis. Men det var ikke ligetil. Det er en metode, som man har brugt i årtier indenfor radiobølgeområdet, og med CHARA Array teleskoperne, som består af seks teleskoper, er det nu blevet muligt at observere i de synlige og nær-infrarøde lys-spektre.
”Med de nye observationer har vi fået langt flere detaljer og ekstra høj opløsning. Vores nye målinger bekræfter, at der er store solpletter ved polerne. Vi ser mørke solpletter på den nordlige, synlige pol, mens observationerne afslører, at der på de lavere breddegrader er områder med solpletter, som ikke varer ved, men dukker op og forsvinder igen med en asymmetrisk fordeling på stjernens overflade, og det var overraskende”, fortæller Heidi Korhonen, der er ekspert i solpletter.
Kraftigt magnetfelt
Solpletter forekommer parvist med modsat magnetisk polaritet. Det kan illustreres som en stor hesteskoformet magnet under stjernens overflade. Credit: NASA
Men hvorfor er solpletternes placering anderledes end dem, vi kender fra Solen?
Heidi Korhonen forklarer, at det er en meget anderledes stjerne end Solen. Det er en dobbeltstjerne, det vil sige to stjerner, som kredser omkring hinanden. Det får stjernerne til at rotere hurtigere om sig selv. Zeta Andromeda-stjernen, som er den største af de to stjerner, roterer med 40 km i sekundet. Solen roterer med 2 kilometer i sekundet.
”Det er den hurtige rotation, der skaber et anderledes og meget kraftigt magnetfelt. Det kraftige magnetfelt giver en mere kompliceret dynamo-effekt, som minder om det, man ser på det stadium, hvor en ny stjerne bliver skabt. Her ser vi den samme effekt i en gammel aktiv stjerne, der er på sit sidste stadium”, fortæller Heidi Korhonen.
På Solen opstår og forsvinder solpletterne med jævne mellemrum og antallet stiger periodevis cirka hvert 11. år. Magnetfeltet, som skaber solpletterne, kan også udløse store eksplosive udledninger af plasma og fremkalde solstorme, som rammer Jorden og giver ekstra kraftigt nordlys, og som kan forårsage problemer for kredsende satellitter og elnettet på Jorden.
Læs mere:
Heidi Korhonen, astrofysiker, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3533-3425, heidi.korhonen@nbi.ku.dk