Sådan formes stjerneflokke

Kuglehobe er gigantiske ansamlinger af stjerner, som længe har drillet astronomerne. De har nemlig et udseende, som forskerne ikke har kunnet genskabe med deres teorier.

Men nu har en forskergruppe fra Københavns Universitet et bud på, hvordan stjernerne påvirker hinanden indbyrdes og får kuglehobe til at se ud, som de gør.

Studiet er gennemført af professor Jens Hjorth ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet, lektor Liliya Williams samt lektor Eric Barnes ved School of Physics and Astronomy, University of Minnesota i USA. Resultaterne er netop publiceret i det anerkendte astrofysiske tidsskrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

»Kuglehobe er for mig interessante systemer bestående af mange stjerner, som udelukkende vekselvirker med noget så kendt som Newtons tyngdelov. Så derfor burde vi kunne forstå, hvorfor de ser ud, som de gør. At vi ikke havde fuld forståelse af noget så umiddelbart simpelt, pirrede vores nysgerrighed, og det var det, der motiverede os til at kaste os ud i studiet,« siger Jens Hjorth til Videnskab.dk.

LÆS OGSÅ PÅ VIDENSKAB.DK: Hvordan får stjernerne deres navne?

En kuglehob er en stor ansamling af stjerner på mellem 100.000 og 1.000.000 medlemmer. Stjernerne ligger så langt fra hinanden, at de stort set aldrig støder sammen, men afstandene mellem dem er på den anden side så små, at de kommer inden for hinandens privatsfære og uvilkårligt kommer til at udgøre et samfund. De kræfter, der holder sammen på hele herligheden, skabes af tyngdefelterne fra de enkelte stjerner.

I astronomien er man hidtil gået ud fra, at en kuglehob udelukkende tager form efter, hvordan de enkelte stjerner ’snakker’ sammen og udveksler energi. Forestillingen har været, at en stjerne kun rammer tyngdefeltet fra de stjerner, som den passerer forbi lige nu og her, og ikke mærker ret meget til resten af flokken.

En stjerne så at sige kolliderer med en anden stjernes tyngdefelt, hvorved den mister eller vinder en smule energi. Konsekvensen er, at stjernen efterfølgende bliver dirigeret i en lidt anden retning. Stjernerne bliver altså spredt ved sammenstød med andre stjerners tyngdefelter, og den slags ’kollisioner’ mellem par af stjerner har man været overbevist om tilsammen skaber en dynamik, der styrer kuglehobes udvikling.

LÆS OGSÅ PÅ VIDENSKAB.DK: Eksploderer kæmpestjernen Betelgeuse i 2012?

Problemet er, at teorien ikke stemmer overens med observationerne, og det fik Jens Hjorth og Liliya Williams til at fundere over, om der måske også kunne ligge en anden mekanisme bag.

Deres umiddelbare tanke var, at hver enkelt stjerne måske også blev dirigeret rundt i manegen af en kraft overalt i hoben, som er et sammensurium af tyngdefelterne fra alle de andre stjerner i flokken. Kraften er ikke konstant, men varierer fra sted til sted og med tiden.

LÆS OGSÅ PÅ VIDENSKAB.DK: Hvorfor lyser stjernerne?

Den teori har Jens Hjorth og Liliya Williams testet ved at tage udgangspunkt i andre folks observationer af, hvordan kuglehobenes lys fordeler sig afhængig af afstanden fra hobens centrum.

Sådan en fordeling omtaler forskerne i faglige termer som en ’lysprofil’, og de to forskere har sammenholdt de observerede med to teoretiske profiler:

1. Den ene er baseret på antagelsen om, at stjernesystemerne er domineret af energiudveksling ved ’kollisioner’ mellem en stjerne og en anden stjernes tyngdefelt.

2. Den anden er baseret på, at de vigtigste energiudvekslinger mellem hobens stjerner er ’kollisionsløse’, det vil sige skyldes vekselvirkning med et ensartet tyngdefelt i hele hoben, som kan ændre sig over tid.

»Det viser sig noget overraskende, at det er den sidste profil, som giver den bedste overensstemmelse med observationerne. Vi vover pelsen og påstår, at kuglehobenes udvikling er domineret af de kollisionsløse processer,« siger Jens Hjorth.

Læs hvad forskningen i kuglehobe skal bruges til på Videnskab.dk