Solen er næsten 5 milliarder år gammel. Men hvordan blev den skabt?

Solen er en kæmpe kugle af brændende gas. Den findes 150 millioner kilometer fra os og blev dannet for 4,6 milliarder år siden. Før da fandtes Solen, planeterne og månerne ikke. Universet indeholdt milliarder og atter milliarder stjerner, men vores sol var ikke én af dem. Så hvordan blev Solen egentlig skabt?

Solsystemet

Solsystemet består af vores sol og omkringliggende objekter som planeter og asteroider. Solsystemet ligger i en af Mælkevejens spiralarme. Mælkevejen er vores galakse, og den består af cirka 200 milliarder stjerner, som enten kan være døde eller levende. De levende stjerner er dem, der stadig brænder brændstof, så de kan udsende lys.

Mælkevejen er 10 milliarder år gammel, hvilket er mere end dobbelt så gammelt som Solen. Galaksens høje alder fortæller os, at vores galakse (som i bund og grund er en samling af milliarder af stjerner) allerede var dannet, da Solen blev skabt. Mange af stjernerne i Mælkevejen er magen til Solen, og dannelsen af Solen er på ingen måde unik. Stjernedannelse sker hele tiden i vores galakse, og vores sol blev dannet som de fleste andre.

Begyndelsen: Gas og støv kollapser

Mælkevejen består af stjerner, gas og støv. Gas og støv, som ligger imellem stjernerne, udgør tilsammen det Interstellare Medium (ISM), som har fandtes siden Mælkevejen blev skabt. Materialet i ISM’et bevæger sig turbulent, hvilket får gassen og støvet til at bevæge sig i tilfældige retninger. Nogle gange bevæger gassen og støvet sig mod samme sted og former på den måde en sky, som med tiden kollapser under dens egen tyngdekraft.

Dette er, hvad der skete for cirka 5 milliarder år siden, umiddelbart inden Solen ville blive dannet. Solens fødsel startede altså med en kollapsende sky af gas og støv.

Det tager omkring 10 millioner år for en sky i ISM’et at kollapse og blive til en stjerne som vores sol. I denne periode mindskes radius, mens tætheden øges – på samme måde som to hænder former en snebold bliver en kerne af materiale bygget op. Langsomt bliver en såkaldt protostjerne dannet med en roterende disk af gas og støv omkring sig.

Vores sol startede sit liv som en kold protostjerne, som ikke udsendte noget lys. Heldigvis for os fortsatte protostjernen med at vokse ved at “spise” den omkringliggende gas.

Dannelsen af Solsystemet. En sky af gas og støv kollapser til en kerne (a-b), som fortsætter med at trække sig sammen til en protostjerne. Protostjernen vokser ved at spise den omkringliggende gas (c) og når temperaturen er høj nok, stater kernefusioner i centrum af stjernen og der udsendes lys (d). Når stjernen stopper med at vokse (e) er Solen dannet, og planeterne er dannet af det overskydende materiale (f). Hele processen tager cirka 10 millioner år for en stjerne som Solen. Illustration: Astronomicca.

De første år: ProtoStjerner vokser ved at spise gas

Efterhånden som protostjernen vokser ved at spise gas fra disken, opnår stjernen en kernetemperatur på mere end 10 millioner grader. Ved så høje temperaturer kan atomer overvinde Coulomb-barrieren, og brint kan derved fusionere til helium. Denne process kaldes kernefusion og er et kendetegn ved alle “almindelige” stjerner, også Solen.

Når kernefusioner starter, kaldes objektet ikke længere en protostjerne, men i stedet bliver den en T-Tauri stjerne. Sådan en stjerne er karakteriseret ved dens evne til at fusionere atomkerner. Mindre objekter som planeter og kometer fusionerer ikke i deres indre. Fusioner er noget, som kun foregår i levende stjerner.

Fusionsprocession inde i en stjerne skaber energi i form af fotoner (lyspartikler). Fotonerne rejser gennem stjerner og udsendes til sidst fra overfladen som det, vi bedst kender som solstråler. T-Tauri stjerner “spiser” stadig den indfaldende gas, så den fortsat kan vokse i størrelse. Mekanismen, hvormed en stjerne vokser ved at spise den omkringliggende gas, kaldes for ‘accretion’ på engelsk (der findes ikke et godt ord på dansk, men ’tilvækst’ er en direkte oversættelse).

endelig: en strålende stjerne

T-Tauri stjernen fortsætter med at vokse så længe, der findes en omkringliggende gasdisk, som den har mulighed for at “spise” af. På et tidspunkt stopper tilvæksten, og stjernen stopper med at vokse. For de fleste stjerner sker dette, når de har en størrelse cirka som Solens, men virkeligheden er selvfølgelig mere kompliceret. Det er ikke stjernens størrelse, som afgør hvornår tilvæksten stopper, men i stedet størrelsen på disken (er der nok “mad” som stjernen kan “spise”?) og strålingstrykket (hvor meget lys udsender stjernen?). Selvom lys ikke har nogen masse, bærer det stadig et udadrettet tryk, som kan forhindre ekstra masse i at falde ind på stjernen.

Når tilvæksten stopper, kan gas ikke længere falde ind på overfladen af stjernen. Gassen vil i stedet forblive i disken, som ligger i en cirkel om stjernen. På dette tidspunkt kaldes stjernen en ‘hovedserie-stjerne’ og er en brintbrændende stjerne som Solen. Den udsender lys fra kernefusioner i centrum. Solen er nu officielt blevet født.

Den efterladte disk fortsætter sin rotation om stjernen. Når disken roterer vil støv og gas begynde at “klumpe sammen” og danne mindre objekter, som ikke er nær ligeså tætte som stjerner, og derfor ikke kan fusionere atomkerner. Disse objekter fortsætter med at rotere om stjernen.

Solen har masser af disse objekter – og otte af dem har vi mennesker kategoriseret som ‘planeter’. Planeter dannes præcis på denne måde: af overskydende materiale fra værtsstjernens dannelse (i vores tilfælde er værtsstjernen Solen). Det betyder, at alle Solsystemets planeter (Merkur, Venus, Jorden, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun) blev dannet af en disk, som lå rundt om vores sol. En disk, som for mindre end 5 milliarder år siden fungerede som en tallerken mad for Solen.