Jonathan Tan
​​​Jonathan Tan, professor i astrofysik vid institutionen för rymd-, geo och miljövetenskap, är en av två astronomer vid Chalmers tekniska högskola som i år tilldelas ett ERC Advanced Grant, på 2,5 miljoner euro. ​​
​Bild: Johan Bodell

En stjärna föds - men hur?

​Jonathan Tan, professor i astrofysik, är en av två astronomer vid Chalmers tekniska högskola som i år tilldelas ett ERC Advanced Grant, på 2,5 miljoner euro. Hans forskningsgrupp kommer att fokusera på hur tunga stjärnor skapas – i nutid såväl som under universums allra första dagar.
– Utan tunga stjärnor finns ingen möjlighet till liv, så som vi känner till det. Detta eftersom många viktiga kemiska element skapas i tunga stjärnor och släpps ut i universum när de till slut exploderar i supernovor. Vi hoppas kunna svara på några av de många öppna frågorna om tunga stjärnors födelse i projektet, säger Jonathan Tan, vid institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap på Chalmers.
Projektet, som nu fått finansiering av ERC, Europeiska forskningsrådet i fem år, kallas MSTAR – Massive star formation through the universe, medan det kommer att fokuserar på hur tunga stjärnor föds, hoppas Jonathan att hans grupp kommer att kunna använda resultaten för att bättre förstå den kompletta livscykeln för stjärnor liksom stjärnkluster och det interstellära mediet i galaxer.

En stjärnas massa, eller tyngd, bestämmer också hur dess livscykel kommer att se ut. Medan vår sol kommer att sluta som en så kallad vit dvärg kommer en tung stjärna - med åtta gånger solens massa eller mer - att utvecklas till en kärnfusions-"fabrik" som producerar tyngre och tyngre element i sin kärna tills den slutligen exploderar som en supernova, vilket frigör elementen i det interstellära mediet.

– Syret som vi andas och järnet i vårt blod har skapats i tidigare generationer av tunga stjärnor. För 4,6 miljarder år sedan integrerades dessa element i jorden och så småningom i våra kroppar. Det här är bara ett par exempel på hur tunga stjärnor utgör en förutsättning för liv. Det är också en av de främsta anledningarna till att vi är intresserade av att studera dessa stjärnor.

Modeller och observationer
Jonathans grupp kommer att utveckla modeller av den evolutionära sekvensen av hur tunga stjärnor bildas och sedan göra observationer från flera teleskop för att testa den modellerade sekvensen – och utveckla den ytterligare för att testa formationsteorier.

– Teoretiska modeller är en viktig del, eftersom vi under vår livstid aldrig kommer att få se hur en enskild stjärna föds eller utvecklas. Sedan kommer vi att välja ett demografiskt tillvägagångssätt i våra observationer, där vi kommer att samla observationer av många källor som bildas i vår galax.

Och som en demograf skulle gå till väga för att förstå en mänsklig befolkning genom att se hur många unga barn det finns, hur många medelålders och så vidare, kommer astronomerna att göra detsamma i olika populationer av tunga stjärnor i olika skeden, för att få en förståelse för livscykeln.

– Skapandet och livscykeln för en tung stjärna är en mycket komplicerad process, men om vi lyckas utveckla våra modeller kan vi få en bra förståelse för hur verkligheten ser ut.

Nya och kraftfulla teleskop, som ALMA-teleskopet i Chile och det kommande James Webb rymdteleskopet, kommer att göra observationer som kan testa modellerna och också hjälpa till att förstå om livscyklerna hos tunga stjärnor varierar på olika platser i universum.

Projektet kommer också att utforska nya teoretiska modeller för hur de allra första stjärnorna i universum bildades. En teori är att mycket tidiga supertunga stjärnor (med en miljon gånger solen) skulle kunna vara ursprunget till supertunga svarta hål - som det i mitten av Vintergatan - ett av de viktigaste olösliga problemen i astrofysik.

Supertunga svarta hål är också fokus för ett annat Chalmers-projekt som har fått finansiering från ERC. Susanne Aalto, professor och chef för avdelningen Astronomi och plasmafysik, kommer att leda forskningsprojektet HIDDeN, som kommer att utforska hur supertunga svarta hål – som det i Vintergatans mitt – utvecklas och påverkar såväl ”sin” galax som andra delar av Universum. (Läs mer om Susanne Aaltos projekt HIDDeN​). 

En laginsats från start till mål
ERC-bidraget för MSTAR kommer att användas för att utöka Jonathans forskningsgrupp genom rekrytering av både doktorander och disputerade forskare. Det kommer också att ge möjligheter för Chalmers astronomer att utöka sitt globala nätverk. Dels ska Jonathans grupp stå som värdar för en internationell konferens nästa år, och dels ingår ett omfattande besökarprogram för internationella forskare som ska kommer till Chalmers och Onsala Space Observatory.

– Det är inte möjligt för en grupp att svara på alla frågor vi strävar efter. Vi kommer att bygga ett team här på Chalmers, men redan i skrivandet av projektförslaget involverade vi många kollegor från hela världen, så det kommer att bli ett lagarbete fullt ut.

Och när det gäller samarbete har Jonathan också startat ett tvärvetenskapligt initiativ om kosmiska ursprung, som kommer att vara en samverkan mellan Chalmers och University of Virginia i USA.

- Vi bygger upp en grupp på varje universitet och försöker länka de två tillsammans. Det handlar mestadels om astronomer, men också kemister och miljö-, beräknings- och materialforskare finns med. Målet är att undersöka alla processer som relaterar till kosmiskt ursprung, alltså bildandet av galaxer, stjärnor, planeter ända ner till molekylnivå - med det långsiktiga målet att försöka förstå livets ursprung i universum. (Läs mer om the Chalmers and Virginia Initiatives on Cosmic Origins)

Text: Christian Löwhagen.

Publicerad: fr 13 apr 2018.