Når kjempestjerner har brukt opp alt hydrogenet sitt i fusjonsprosessene i kjernen, faller de sammen under sin egen vekt og eksploderer i en ekstrem energiutladning som kan lyse opp hele galaksen.
De voldsomme eksplosjonene kalles supernovaer og er stjernenes siste krampetrekning før de etterlater seg en kompakt rest som kalles nøytronstjerner.
Men hos en håndfull av de døende stjernene uteblir dommedagseksplosjonen, og de forlater livet som et stykke utgått fyrverkeri – uten det vanlige braket.
En av disse stjernene har forskere funnet 11 400 lysår fra jorden, og den har etterlatt seg et ekstremt sjeldent system av stjerner som har alle forutsetninger for å ende i et av de mest voldsomme fenomenene vi kjenner til.
Stjernesystemet som har fått det klingende navnet CPD-29 2176, er et såkalt tvillingstjernesystem som består av en nøytronstjerne og en såkalt blå kjempestjerne som går i bane rundt nøytronstjernen i en syklus på seksti dager.
Og ikke nok med det. Når den blå stjernen en dag kollapser og blir til en nøytronstjerne, er de to stjernene dømt til å brake sammen i en gigantisk eksplosjon som sender ut et lys som er tusen ganger sterkere enn en vanlig supernova. Det er i en slik såkalt kilonova at de aller tyngste grunnstoffene, for eksempel platina, gull og bly, blir skapt.
For første gang
I 2017 observerte astronomene for første gang etterdønningene av en kilonova – der to nøytronstjerner brakte sammen. Men oppdagelsen 11 400 lysår unna er aller første gang astronomene har oppdaget et dobbeltstjernesystem som de vet vil ende som en kilonova.
Atomer vokser seg tunge ved nøytronfangst
1 Kollisjon skaper glovarm gassky
Når to nøytronstjerner kolliderer, smelter de sammen til et svart hull, og en glovarm gassky sprer seg i alle retninger.
2 Atomer fanger inn frie nøytroner
Det kryr av frie nøytroner i gasskyen (blått). De fanges inn av mellomtunge atomer som for eksempel jern, som også farer rundt i den glovarme skyen.
3 Nøytron gjør atomkjernen ustabil
Når en stabil atomkjerne fanger inn et nøytron, blir atomkjernen ustabil.
Kjernen stabiliserer seg ved å kvitte seg med et elektron. Det forvandler nøytronet til et proton (rødt) og danner et nytt og tyngre atom.
5 Nytt nøytron starter prosessen på nytt
Atomet fanger inn enda et nøytron, og prosessen begynner forfra. Dermed bygges tyngre og tyngre grunnstoffer, opp til uran – det tyngste grunnstoffet som er nesten stabilt.
«Vi vet at Melkeveien inneholder minst hundre milliarder stjerner og sannsynligvis hundrevis av milliarder til. Dette bemerkelsesverdige binære systemet er ett av ti milliarder», forteller André-Nicolas Chené, en av forskerne bak studien, [i en pressemelding]
Noe av det som undret forskerne mest med det sjeldne stjernesystemet, er måten de to stjernene går i bane rundt hverandre på. I beregningene så nemlig forskerne det de kaller en «merkelig sirkulær bane». Doble stjernesystemer har nemlig lange, elliptiske baner.
En kunstnerisk gjengivelse av det binære solsystemet CPD-29 2176 med en blå kjempestjerne og en liten nøytronstjerne.
Den merkverdige banen skyldes ifølge forskerne at den nåværende nøytronstjernen ikke eksploderte i det gigantiske braket vi vanligvis kjenner fra supernovaer, og at eksplosjonen fra den kollapsede kjernen i stedet var relativt svak – ikke nok til å sende de to stjernene ut i den velkjente elliptiske banen.
Astronomene spår at de to nøytronstjernene til slutt vil inngå i en dødsspiral som ender med en kilonova. Og selv om den begivenheten kan være millioner av år inn i fremtiden, mener forskerne at oppdagelsen av det underlige stjernesystemet nettopp kan hjelpe oss med å forstå de ekstreme romeksplosjonene og hvorfor de oppstår.
«Astronomer har lenge spekulert over de spesifikke forholdene som kan føre til en kilonova», forteller André-Nicolas Chené.
«Disse nye resultatene viser at to nøytronstjerner kan kollidere når en av dem blir skapt uten den klassiske supernova-eksplosjonen», forklarer han.