I sina kärnhjärtan smälter stjärnor samman element som är tyngre än väte, vilket skapar de ingredienser som behövs för att göra planeter, hav och människor. Att spåra ursprunget till enskilda grundämnen i Vintergatan har varit en utmaning, men en ny analys av vita dvärgstjärnor avslöjar att de kan vara ansvariga för ett av de viktigaste elementen av alla: kol.
En genomsnittlig stjärna, oavsett storlek, börjar med ungefär 75 % väte, 25 % helium och den minsta bråkdelen av andra (med 'annat' betyder resten av det periodiska systemet). Under större delen av en stjärnas liv snurrar den med glädje genom vätet, smälter samman det till helium och frigör den energi som behövs för att driva sig själv i miljarder år.
Men så småningom tar vätet i kärnan slut, vilket tvingar stjärnan att övergå till heliumfusion för att hålla lamporna tända. Och när heliumtillförseln tar slut, stjärnan heller slutar leva (om den är ungefär lika stor som vår sol) eller fortsätter att bearbeta ännu tyngre element (om den är mycket mer massiv).
För stjärnor som vår sol är det överblivna avfallet från den heliumfusionen kol och syre, som stadigt byggs upp i kärnan. I de sista stadierna av en stjärnas liv kräks den nästan all sin atmosfär in i det omgivande systemet, vilket skapar vad som kallas en planetarisk nebulosa.
Men i den processen lämnas kol- och syrekärnan kvar, vilket astronomer kallar en vit dvärg . Och ju större den ursprungliga stjärnan är, desto större blir den vita dvärgen.
Nästan.
Konstnärens intryck av kristalliseringen i det inre av en vit dvärgstjärna. Kredit: University of Warwick/Mark Garlick
Ett team av astronomer använde nyligen W. M. Keck-observatoriet för att kartlägga vita dvärgar i öppna hopar (lösa klumpar av stjärnor som troligen kom från samma ursprungliga nebulosa) utspridda runt Vintergatan, med deras resultat publicerad i Nature Astronomy . Att använda dessa prover av döda vita dvärgar , astronomerna rekonstruerade demografin för den ursprungliga stjärnpopulationen.
Sammantaget var resultaten som förväntat: mindre föräldrastjärnor ledde så småningom till mindre vita dvärgar, och större förälderstjärnor lämnade efter sig större vita dvärgar. Men det förhållandet hade en udda egenskap: föräldrastjärnor med massor mellan 1,65 och 2,1 gånger solens massa passade inte riktigt in i trenden.
Denna förskjutning från den allmänna trenden var särskilt framträdande för stjärnor med massor av mellan 1,8 och 1,9 solmassor, vilket sammanfaller med en intressant brytpunkt i stjärnutvecklingen. För stjärnor som är mindre än detta, när de får slut på väte, kan heliumet i deras kärnor stödja sig själv genom den konstiga kvantmekaniska effekten som kallas degenerationstryck, medan större stjärnor inte kan.
Det betyder att stjärnor i detta massområde producerar större vita dvärgar än väntat. Och eftersom vita dvärgar är gjorda av mycket kol, betyder det att stjärnor i detta massintervall producerar mer kol än förväntat. Det mesta av det kolet hamnar i den sista vita dvärgen, men en del sprids också över hela galaxen under stjärnans sista faser.
Kort sagt: detta resultat tyder på att stjärnor i ett specifikt massintervall kan vara ansvariga för majoriteten av kolet i universum.
Inklusive kolet som utgör dig.
