Vi er alle stjernestøv; men hvor mange stjerner?

[XIFXEGLO]

Ofte kan man google seg fram til mer kunnskap, men: Ett enkelt sprømål, som er helt grunnleggende i vår opprinnelses-histore finner jeg ingen informasjon om.

 

Hvor mange stjerner har vi vært en del av?

 

De nylige observasjonene om at en kollisjon mellom nøytonstjerner er forklaringen på tyngre grunnstoffer viser at vi har vært gjennom den prosessen.

 

Men; regner man seg bakover fra det vi vet får jeg problemer; 

 

Solen er 4,5milliarder år

 

Vårt solsystem ble dannet fra en interplanetarisk tåke, som må ha hatt tid på seg for å gå fra en gigantisk stjernekslosjon til på nytt klumpe seg sammen til å kunne danne stjerner.

La oss si 2 milliarder år (her kunne jeg kanskje googlet mer, for mer nøyaktig estimat?)

 

Vi vet at tåken kommer fra en kollapset stjerne, men det kan ikke ha vært nøytronstjernen(e), de er ikke massive nok; så "vår" interplanetariske tåke må har vært restene etter en gigantisk stjerne som etterlot ett svart hull.

5 milliarder år (minimum!) for dannelse og eksplosjon.

 

Vi er nå på 11 milliarder år, så vi er sånn sett i mål; vi ligger nå så nært big-bang, at det ikke har vært andre stjerner involvert; kanskje i form av kollisjoner, etc men ikke dirkete. 

 

Men:

Vi vet at vi må ha vært en del av en nøytonstjerne, hvordan passer den inn? Jeg får ikke det til å gå opp, selv med flere forkjellige muligheter:

 

1) En annen stjerne enn "vår" må ha eksistert og kollapset til en nøytonsterne, kolidert med en annen, og at at deretter restene blir abosrbert av vår superstjerne.

Vår superstjerne har deretter, på ett eller annet tidspunkt, deonert på en sånn måte at vår interplanetariske tåke blir etterlatt. Problemet er at ved en gigantisk supernova-eksposjon kollapser kjernen, som inneholder alle de tyngre grunnstoffene til ett svart hull, og det er bare lette grunnstoffer, fra ytre lag, som blir slynget ut.

 

2) Kollisjonen mellom "vår" supersterne og en nøytronsjerne var fenomenet som dannet den interplanetariske tåken. Her er problemet at det er en størrelsesforkjell på flere dekader; Vår superstjerne er 100-1000 ganger mer massiv enn en nøytronstjerne, og en kollisjon mellom to neuronstjerner er nødvendig for å danne tyngre stoffer.

 

3) Etter fødselen av den interplanetariske tåken har det først har blitt dannet andre stjerner som kollapser til nøytronstjerner, kolliderer, og at vårt solsystem er ett resultat av den tåken, men i det scenarioet går vi tom for tid.

 

Noen her inne som kan hjelpe? Hvordan henger dette sammen?

 

[Simen1]

Wikipedias forklaring:

 

Solen er en stjerne av typen populasjon I. Det vil si at den er relativt ung og relativt rik på tunge grunnstoffer.^{[c][L 14]} Dannelsen av solen kan ha blitt utløst av sjokkbølger fra en eller flere nærliggende supernovaer.^{[L 15]} Et tegn på dette er den store forekomsten av tyngre grunnstoffer, slik som gull og uran, i solsystemet vårt sett i forhold til ved stjerner av typen populasjon II, som er eldre og fattige på disse stoffene. Den store forekomsten kan skyldes endergone reaksjoner fra en supernova. Den kan også skyldes overgang fra et grunnstoff til et annet og tyngre på grunn av nøytronabsorpsjon i en massiv andregenerasjons stjerne.^{[L 14]}

Et annet tegn på tilførsler fra mer enn én supernova, er at molekylskyen som solsystemet ble dannet av, rommet forskjellige generasjoner av stjernestøv. Inklusjonen i Allende-meteoritten inneholder langt mindre magnesium-26 enn det normale i meteoritter.^{[L 16]} Dette betyr at deler av skyen var uten radioisotopet aluminium-26, som er råstoff til dannelsen av magnesium-26, mens en annen del av skyen ble tilført dette stoffet.^{[L 16]}

 

 

Her er noen flere Wiki-artikler:

https://en.wikipedia.org/wiki/Formation_and_evolution_of_the_Solar_System#Pre-solar_nebula

https://en.wikipedia.org/wiki/Nebular_hypothesis

https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_Solar_System_formation_and_evolution_hypotheses

 

1) Den første generasjonen stjerner var kjempestjerner som i starten kun besto av hydrogen og helium. De hadde null "metallisitet". Disse er svært kortlivet (10~100 millioner år) og eksploderer når det er nok jern i kjernen. I gigantiske stjerner betyr det at en veldig liten prosentandel av stjernen er jern. En ennå mindre andel av stjernen blir til et sort hull. Jeg vet ikke om noe av jernkjernen slynges ut, men en supernova er så kraftig at den danner jern og andre tunge grunnstoffer i de lagene som slynges ut.

 

Bare for å illustrere energiintensiteten i en sånn nova så vil jeg gjenfortelle noe jeg leste. En supernova er en ufattelig kraftig eksplosjon. Hvis sola vår ble til en supernova så ville strålingsintensiteten i jordas avstand være så ekstrem at hele planeten ville fordampet på et øyeblikk. De sammenlignet med hvordan det ville være å se på verdens kraftigste hydrogenbombe går av, rett foran øyeeplet. Novaen ville vært 1 milliard ganger mer intensiv å se på fra jordas bane. Ved slike temperaturer/intensiteter fusjonerer hva som helst. De fleste tyngre kjernene er radioaktive og dekomponerer raskt til mer stabile kjerner. Alle tyngre grunnstoffer enn jern dannes på denne måten og mange av de mellomtunge dannes på samme måte.

 

Når solsystemet ble dannet så klumpet materiale seg sammen til større enheter i en ring rundt sola. De største "støvsugde" sin bane for mindre klumper. For nærliggende baner ga ustabilitet og planetkollisjoner. Det var sannsynligvis over 30 protoplaneter i starten, men mange dundret sammen, styrtet i sola eller ble slynget ut. I de indre banene fordampet stoffene med lave kokepunkt og ble tatt av solvinden og fraktet utover. De ble steinplaneter. De ytre hadde mindre solvind, større baner og sveipet større områder, slik at de ble relativt større, og inneholder i stor grad stoffer med lavere kokepunkter. Likevel ikke så lave som hydrogen og helium. Disse gassene ble blåst ut i det interstellare rom og finnes muligens flytende på objekter i Oort-skyen.

 

Jorda er som kjent en steinplanet og vannet og atmosfæren er "truede" stoffer. Vannet fordamper og gassene blåses sakte men sikkert bort fra planeten. Samtidig som sola blir gradvis varmere så vil fordampingen og bortblåsingen tilta. Det er beregnet at siste rest av vann forsvinner fra jorda om rundt 1 milliard år.

Endret 18. november 2017 av Simen1

[-trygve]

Simen har allerede vært inne på at de store stjernene har kort levetid, men det gjelder mer generelt enn det han skrev kan gi inntrykk av. Levetiden er ikke så sterkt avhengig av metallisiteten til stjernen, men først og fremst av massen til stjernen (men det kan se ut til at de første stjernene nødvendigvis måtte være svært store, mens etter at tilgangen på tyngre grunnstoffer har økt har små stjerner blitt mer vanlig).

 

Levetiden til en stjerne er proposjonal med 1/M^3. Med andre ord vil en tidobling av massen redusere levetiden til en 1000-del. Siden det er store stjerner som lager supernovaer og dermed mest effektivt sprer tunge grunnstoffer utover kan vi anta at mesteparten av de tunge grunnstoffene jorden er laget av kommer fra tunge stjerner. Siden tunge stjerner lever kort tid er det ikke noe problem å få tid til flere generasjoner av de før vårt solsystem ble dannet. 

[ozone]

Siden det er store stjerner som lager supernovaer og dermed mest effektivt sprer tunge grunnstoffer utover kan vi anta at mesteparten av de tunge grunnstoffene jorden er laget av kommer fra tunge stjerner.

 

All annen materie enn hydrogen, helt ned til jern, blir laget i alle stjerner!

Siden "vanlige" stjerner kollapser når de går tom for hydrogen, og til slutt blir en hvit dverg, blir alt det dyrebare karbonet og andre tyngre stoffer fanget der for alltid.

 

Kun når stjerne er enorm, og ender sitt liv som en supernova, blir stoffene stjernen har laget i hele sitt liv spredd "for alle vinder".

Så alle stoffer tyngre enn hydrogen er laget i en kjempestjerne som eksploderte. 

 

Så til spørsmålet til TS: Sannsynligheten for at to supernovaer  (som er enormt langt fra hverandre) skal ha "blandet seg", er veldig lite sannsynlig. Så karbon og andre tyngre stoffer på planeter rundt om i universet er mest sannsynlig alle fra én "lokal" supernova. Men hvilken, vil vi aldri finne ut...

[Simen1]

Så alle stoffer tyngre enn hydrogen er laget i en kjempestjerne som eksploderte.

Det er nå en overforenkling. "Bare" rundt 75% av grunnstoffene som ble dannet først etter det store smellet ble hydrogen-1. I tillegg ble det ca 25% helium-4, litt deuterium, helium-3 og veldig små mengder litium og beryllium.

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_nucleosynthesis

[ozone]

 

Så alle stoffer tyngre enn hydrogen er laget i en kjempestjerne som eksploderte.

Det er nå en overforenkling. "Bare" rundt 75% av grunnstoffene som ble dannet først etter det store smellet ble hydrogen-1. I tillegg ble det ca 25% helium-4, litt deuterium, helium-3 og veldig små mengder litium og beryllium.

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_nucleosynthesis

 

 

Ja, det var en forenkling 

 

Egentlig er det jo ganske utrolig at en supernova lager tyngre grunnstoffer enn Big Bang gjorde!

Det sier litt om kraften i en supernova!

Og det sier også en del om hva Big Bang var... Det var nok ikke en eksplosjon som sådan, med høyt trykk og temperatur, men kanskje mer en kanalisering av materie. Fra et annet sted....

Jeg gleder meg til forskerne finner ut mer!

Endret 18. november 2017 av ozone

[-trygve]

 

Siden det er store stjerner som lager supernovaer og dermed mest effektivt sprer tunge grunnstoffer utover kan vi anta at mesteparten av de tunge grunnstoffene jorden er laget av kommer fra tunge stjerner.

 

All annen materie enn hydrogen, helt ned til jern, blir laget i alle stjerner!

Siden "vanlige" stjerner kollapser når de går tom for hydrogen, og til slutt blir en hvit dverg, blir alt det dyrebare karbonet og andre tyngre stoffer fanget der for alltid.

 

Kun når stjerne er enorm, og ender sitt liv som en supernova, blir stoffene stjernen har laget i hele sitt liv spredd "for alle vinder".

Så alle stoffer tyngre enn hydrogen er laget i en kjempestjerne som eksploderte.

 

Ja, og nei... Også stjerner som er for små til å ende opp som supernova vil som regel blåse av en god del av gassen sin før kjernen blir til en hvit dverg. Men siden de tunge grunnstoffene den har produsert først og fremst er i kjernen vil det nesten ikke være noe av de som blir spredt ut. Så jeg burde ha skrevet praktisk talt alt, i stedet for mesteparten.

 

Det meste av grunnstoffer tyngre enn jern viser det seg faktisk at ikke er laget i supernovaer, men i kollisjoner mellom nøytronstjerner. Så lenge en stjerne fusjonerer materiale kan den ikke lage tyngre ting enn jern. I selve supernova-eksplosjonen vil det dannes tyngre grunnstoffer, men beregninger de siste årene har vist at produksjonen er alt for lite effektivt til å forklare mengden vi ser av så tunge grunnstoffer. Kollisjon mellom nøytronstjerner overtok som den beste kandidaten, og med den kollisjonen som nettopp ble sett ved hjelp av både gravitasjonsbølger og diverse elektromagnetiske bølgelengder er denne teorien mer eller mindre bekreftet nå.

 

 

Egentlig er det jo ganske utrolig at en supernova lager tyngre grunnstoffer enn Big Bang gjorde!

Det sier litt om kraften i en supernova!

Og det sier også en del om hva Big Bang var... Det var nok ikke en eksplosjon som sådan, med høyt trykk og temperatur, men kanskje mer en kanalisering av materie. Fra et annet sted....

Jeg gleder meg til forskerne finner ut mer!

"Problemet" til big bang var at universet utvidet seg for raskt slik at det rett og slett ikke var tid til at fusjonene kom langt oppover i grunnstoff-rekken. Faktisk er mengden av grunnstoffer tyngre enn hydrogen som ble produsert i big bang en viktig observabel for å forstå hvor fort utvidelsen skjedde de første minuttene.

[XIFXEGLO]

Takk for fine svar; at levetiden reduseres så dramatisk med størrelse gjør jo at brikkene kan falle på plass, den detaljen burde jeg ha oppdaget.