Solen: En lagom tjock stjärna i sina bästa år

”Solen är en vanlig stjärna; stjärnorna är andra solar.”

Genom Kopernikus verk, som utkom år 1543, insåg astronomerna att vår jord alls inte ligger i världsalltets mitt utan kretsar kring solen. Så småningom blev det även klart att solen bara är en vanlig stjärna bland miljarder andra, i utkanten av en helt vanlig galax, Vintergatan. Detta får man numera lära sig i varenda astronomibok. Solen är en vanlig stjärna – stjärnorna är andra solar. Men hur vanlig är den egentligen? Det beror på vem man frågar. Här ska vi undersöka saken med hjälp av några svenska astronomer.

Men först: Vad menar vi med vanlig? För en stjärna är den viktigaste egenskapen hur massiv (tung) den är. Massan avgör hur starkt den lyser och hur länge den lever. Solen väger 2 x 10³⁰ kilo, vilket astronomer helt enkelt kallar en solmassa. Stjärnor kan väga upp till 100 solmassor, även om det finns väldigt få sådana bamsingar. De flesta stjärnorna är i stället mycket mindre, och som minst kan en stjärna väga ungefär en tiondel av solens massa. Ännu mindre gasklumpar, som bruna dvärgar eller Jupiterlika planeter, orkar inte lysa av egen kraft. De är helt enkelt inga stjärnor.

En liknelse kan ge lite perspektiv på hur vanlig solen är bland sina stjärnkamrater. Vi jämför med Sveriges alla orter. Enligt Statistiska centralbyrån bor en fjärdedel av landets befolkning i de tre största städerna. I stjärnvärlden är de allra största stjärnorna visserligen mycket viktiga eftersom de lyser starkt, formar den omgivande gasen med kraftiga stjärnvindar och skapar tyngre grundämnen i gigantiska supernovaexplosioner. Men eftersom de största stjärnorna är mycket få utgör de inte mycket av massan i Vintergatan. Denna domineras i stället av de lättaste stjärnorna, sådana som är mindre än vår sol, och som är mycket talrika.

För att beskriva hur vanlig solen är som stjärna, gjorde jag en beräkning (se rutan på sidan 44). Den visar att solen motsvaras av Dorotea, som ligger i Lappland och är centralort i kommunen med samma namn. Med sina drygt 1 500 invånare kvalar Dorotea in på listan över Sveriges 1 956 tätorter, det vill säga orter med minst 200 invånare. Sammanlagt bor över 85 procent av landets befolkning i tätorter. Dorotea är knappast märkvärdigt stort, men trots allt är de allra flesta orter (90 procent) i Sverige mindre är Dorotea. Detsamma gäller alltså solen, som därmed kan anses vara en vanlig stjärna på samma sätt som man kan tycka att Dorotea är en vanlig svensk ort.

Vad som egentligen menas med att solen är vanlig beror också på vilket perspektiv man anlägger. Om solen vet vi också väldigt mycket mer än om de mer avlägsna stjärnorna, och frågan är om solforskningen kan lära oss mer om stjärnorna i allmänhet.

En av de svenska astronomer som vet mest om vår sol är Dan Kiselman vid Institutet för solfysik i Stockholm. Jag får tag på honom just när han är på observationsresa på La Palma, en av Kanarieöarna, där den svenska forskargruppen har sitt stora solteleskop. Detta svenska solteleskop har gett de skarpaste bilderna någonsin av solens yta. På dem kan solens magnetiska aktivitet studeras i detalj: solfläckar, kraftiga flammande utbrott (flares), solens dynamiska atmosfär och dess ultraheta yttersta skikt, koronan. Vad innebär det för vår kunskap om solen och andra stjärnor?

– Det är svårt att upptäcka liknande fenomen på stjärnor som ligger längre bort, berättar Dan Kiselman. Lättast är det med extremt aktiva stjärnor, till exempel de röda dvärgstjärnorna som kan få flare-liknande utbrott tusentals gånger kraftigare än solens. Typiskt för stjärnor av solens typ är att de som är yngre och roterar snabbt också är mer aktiva. Snävar vi in vår jämförelse till stjärnor som är lika solen vad gäller massa och ålder, hittar vi även där en variation. Somliga är mer aktiva, andra mindre.

Ju mer detaljerat man studerar stjärnorna, desto fler skillnader verkar det finnas att upptäcka. På detaljnivå vet vi dock så mycket mer om vår egen sol att det kan vara svårt att jämföra med dess avlägsnare kusiner.

De allra flesta stjärnorna i vår galax verkar vara dubbelstjärnor eller ingå i ännu större stjärnsystem, så solen borde kanske inte vara en ensam stjärna på vår himmel. Var finns i så fall solens kompanjon? Det har faktiskt spekulerats om en sådan himlakropp sedan 30 år tillbaka och den har till och med fått ett namn: Nemesis. Idén om Nemesis uppkom för att förklara varför jorden har utsatts för återkommande massutrotningar under årmiljonerna. En liten stjärna, bara 1,5 ljusår bort, skulle kunna ligga bakom dessa globala katastrofer. Närmare undersökningar har dock inte kunnat påvisa någon sådan solgranne, så den hypotesen är inte längre särskilt populär bland astronomerna. Och de flesta stjärnorna i solens viktklass verkar trots allt ändå vara singelstjärnor.

Fast även om många stjärnor är singlar har de ändå fötts tillsammans inne i ett större gasmoln, där många stjärnor bildades ungefär samtidigt. Men var är solens syskon? Astronomerna vid Uppsala universitet har funderat över den kända stjärnhopen M67 som möjlig födelseplats för solen.

Tanken på M67 som solens födelseplats härrör från detaljerade studier av solens sammansättning. Genom observationer av solljuset och datormodeller av stjärnatmosfärer vet vi exakt vilka grundämnen som solen består av. Jämför man sedan denna sammansättning med den hos andra stjärnor ser man att vissa innehåller fler tyngre grundämnen, medan andra har färre. Halterna avgör exakt hur ljuset från stjärnan ser ut – det ger ett unikt fingeravtryck. Finns det en exakt solkopia därute – och kan vi i så fall hitta solens tvilling?

Astronomerna Andreas Korn och Anna Önehag vid Uppsala universitet har gjort just detta. De har noga undersökt ett antal stjärnor och hittat en med samma fingeravtryck som vår sol. Stjärnan heter M67-1194 och är den första soltvillingen som hittats i stjärnhopen M67. Studierna verkar åtminstone visa att solen sannolikt kom från en hop, även om det inte är säkert vilken.

– Solen härstammar med stor sannolikhet från en större hop, säger Andreas Korn. Kanske inte lika massiv som M67, men åtminstone med flera tusen stjärnor. Sådana hopar är ganska sällsynta; de utgör kanske en tiondel av alla hopar. Om denna hop finns kvar och var den befann sig när solen bildades, vet vi däremot inte.

Närmare granskning av solens tvillingar – de stjärnor som liknar solen så långt det bara går – har även avslöjat skillnader. Överlag förefaller solen bestå av en större andel lättflyktiga grundämnen. Inte ens bland sina egna tvillingar verkar den alltså höra hemma. En spännande tanke är att de små skillnaderna i ämnesuppsättning mellan solen och dess tvillingar kan ha att göra med bildandet av vårt planetsystem, där en del av de mindre lättflyktiga ämnena i solnebulosan formade de stora planeterna.

För vår egen del är kanske just planetsystemet det mest spektakulära med solen. Vår egen jord och de andra planeterna kring solen var länge de enda planeterna som man kände till. Men under de senaste 15 åren har astronomerna funnit drygt 3 000 exoplaneter, alltså planeter kring andra stjärnor. Inte ett enda av dessa exoplanetsystem ser ut som vårt eget solsystem. Varför är det så?

– Det är fortfarande svårt att säga hur pass vanliga de planetsystem är som liknar vårt eget, säger Markus Janson, exoplanetforskare vid Stockholms universitet. I vårt solsystem har vi en sammansättning av planeter som råkar vara väldigt svår att hitta någon annanstans. Samtidigt är det helt klart att den är långt ifrån unik. Uppskattningar av hur vanliga planetsystem är som i alla avseenden liknar vårt solsystem brukar landa kring 20 procent.

Är stjärnor som liknar vår sol särskilt bra på att härbärgera jordliknande planeter?

– Det beror på vad man menar med jordliknande. Om planeten ska ha samma massa och storlek som jorden, så sticker solliknande stjärnor inte ut som speciellt exceptionella. Det är minst lika vanligt att de mindre massiva stjärnorna har sådana planeter. Om man däremot menar att planeten ska ha samma sorts atmosfär som jorden, då är solliknande stjärnor sannolikt bäst i klassen.

Vi lever alltså lagom nära en vacker och lagom tjock stjärna i sina bästa år, för att tala med Astrid Lindgren. Bland sina 200 miljarder grannar i Vintergatan sticker solen inte ut vad gäller massa, rotation, kemisk sammansättning eller ljusstyrka. Det finns bra många liknande solar därute, även om ingen kanske är exakt lik vår sol i alla detaljer.

För oss är den ändå väldigt speciell. Utan solen funnes inget liv på jorden. Och eftersom vi inte funnit liv någon annanstans i universum gör det väl ändå solen till universums mest speciella stjärna. Om inte annat så för dem som bor i Dorotea.