Vetrarbrautin verr blönduð en talið var

Stjörnuþokur eins og Vetrarbrautin okkar mynduðustu upphaflega úr einföldustu frumefnum alheimsins: vetni og helíum. Stjörnur sem mynduðust úr gasinu skópu síðan öll þyngri frumefnin við samruna frumeinda í kjörnum sínum. Þegar vetniseldsneyti stjarnanna þraut og þær enduðu ævi sína sem öflugar sprengistjörnur dreifðu þær iðrum sínum úr þyngri frumefnum um Vetrabrautina.

Nú eru vetrarbrautir fyrst og fremst myndaðar úr gasi og ryki af þrennu tagi: upphaflega vetnis- og helíumgasinu sem þær mynduðust úr, gasi á milli sólkerfa sem er auðgað með þyngri frumefnum og ryki sem verður til þegar þyngri frumefni í gasinu þéttast.

Fram að þessu hafa líkön stjörnufræðinga af stjörnuþokum gert ráð fyrir að þessar þrjár byggingareiningar þeirra væru vel blandaðar þannig að þokurnar væru einsleitar að samsetningu. Magn málms í gasi Vetrarbrautarinnar væri sambærilegt við það sem mælist í sólinni og nágrenni hennar. Stjörnufræðingar tala um öll frumefni sem eru þyngri en vetni og helíum sem málma jafnvel þó að þau séu á gasformi.

Niðurstöður hóps stjörnufræðinga við Háskólann í Genf í Sviss kollvörpuðu þeirri kenningu. Athuganir þeirra benda til þess að Vetrarbrautin sé alls ekki eins vel blönduð og talið var. Sum svæði Vetrarbrautarinnar eru þannig aðeins með 10% af málmmagni sólarinnar á meðan önnur svæði eru ríkari af málmum.

Grein um rannsóknina birtist í vísindaritinu Nature í síðustu viku. Vísindamennirnir notuðu Hubble-geimsjónaukann og VLT-sjónauka Evrópsku stjörnustöðvarinnar á suðurhveli (ESO) í Síle til þess að mæla efnasamsetningu gassins og málmmagnið í því.

Gas sem Vetrarbrautin sankar að sér blandast ekki jafnt

Annalisa De Cia, ítalskur stjarneðlisfræðingur við Genfarháskóla og aðalhöfundur greinar um rannsóknina, segir í tölvupóstsvari til Vísis að niðurstöðurnar breyti skilningi vísindamanna á lífshring frumefna í vetrarbrautum. Frumefni í gasinu á milli sólkerfa í vetrarbrautum skipti sköpum fyrir myndum stjarna, geimryks, sameinda og reikistjarna.

„Líkön af því hvernig vetrarbrautir fæðast og þróast ættu að taka tillit til þess að gasið sem vetrarbrautir safna í sig blandast ekki almennilega þannig að stjörnur geta myndast með mjög ólíka samsetningu frá því sem við töldum áður,“ segir De Cia sem fékk doktorsgráðu við Háskóla Íslands árið 2011.

Vetrarbrautin bætir sífellt við sig vetnisgasi úr umhverfi sínu sem skapar aðstæður fyrir nýjar stjörnur að myndast innan hennar. De Cia segir að það sé þetta utanaðkomandi gas sem vetrarbrautir safna í sig sem blandast ekki algerlega því sem fyrir er.

„Þannig verða svæði í gasinu á milli sólkerfa sem eru rík í málmum og önnur svæði sem eru snauð af málmum,“ segir De Cia sem þróaði aðferð til þess að mæla málmmagnið í gasinu.

Bergreikistjörnu gætu átt erfiðara uppdráttar

Þessi misdreifing þyngri frumefna í Vetrarbrautinni hefur þýðingu fyrir myndun stjarna og reikistjarna. Frumefnin og rykagnir hjálpa til við myndun stjarna í gasskýjum því þær hjálpa gasinu að kólna og þjappast saman. 

Því segir De Cia að stjörnumyndun kunni að vera hægari eða í það minnsta öðruvísi á svæðum þar sem hlutfall málma er lægra í gasinu en annars staðar.

Þyngri frumefni myndast í kjörnum stjarna og þeytast út í geiminn þegar stjörnurnar springa við lok lífdaga sinna. Hlutfallslegur skortur á málmum í gasinu sem stjörnurnar verða til úr gæti takmarkað hvaða málmar geta orðið til innan í stjörnunum og dreifast síðar um geiminn þegar þær springa.

Þannig getur hlutfall málma í gasinu haft áhrif á hvers konar reikistjörnur eru líklegar til að myndast á svæðinu.

„Frumefni í kringum stjörnumyndun leika lykilatriði í myndun geimrykagna sem eru nauðsynlegar myndun reikistjarna. Þannig gæti verið erfitt fyrir bergreikistjörnur að myndast í kringum stjörnur sem eru með mun minna málmmagn,“ segir De Cia.