EKSTREME FORHOLD: Såkalte hvite dverger er små stjerner med ekstreme magnetfelt. Dette gir opphav til en helt ny og hittil ukjent form for kjemiske bindinger, i tillegg til de to du lærte om i naturfagstimene. Illustrasjonen viser en hvit dverg som sluker materiale fra en større kompanjongstjerne. Foto: David A. Hardy/PPARC
EKSTREME FORHOLD: Såkalte hvite dverger er små stjerner med ekstreme magnetfelt. Dette gir opphav til en helt ny og hittil ukjent form for kjemiske bindinger, i tillegg til de to du lærte om i naturfagstimene. Illustrasjonen viser en hvit dverg som sluker materiale fra en større kompanjongstjerne. Foto: David A. Hardy/PPARCVis mer

Her gjør atomene det «umulige»

Forskere i Norge har påvist en helt ny type kjemiske bindinger, som bare finnes rundt noen av universets særeste stjerner.

Hei, denne artikkelen er over ett år gammel og kan innholde utdatert informasjon

(Dagbladet): I naturfagstimene lærte du at atomene i molekyler i hovedsak holdes sammen ved hjelp av to klasser sterke bindinger: kovalente og ioniske. Og det var det.

Men et nytt funn utvider bildet. Nå har kvantekjemiker Trygve Ulf Helgaker og et team ved Universitet i Oslo regnet seg fram til en tredje og hittil ukjent type sterk binding mellom atomer, som bare er å finne rundt noen av de særeste stjernene i verdensrommet.

Kalt hvite dverger, er disse små objektene slutten på livsløpet for stjerner som vår egen sol. De er svært kompakte og har et ekstremt magnetfelt som er rundt 100 milliarder ganger kraftigere enn jordas. Her er realitetene kraftig forandret; «umulige» ting kan skje.

- I et sterkt magnetfelt på cirka 200 000 tesla er situasjonen veldig annerledes, sier postdoktor Erik Tellgren, en kollega av Hegaker ved Senter for teoretisk og beregningsbasert kjemi (CTCC), som står bak studien i siste nummer av tidsskriftet Science.

Rives i stykker Naturen liker stabilitet og forutsigbarhet. Under normale forhold her hjemme, må elektroner følge strenge lover for hvor de har lov til å oppholde seg når atomer går sammen til et molekyl.

Et hydrogenmolekyl (H2) består av to hydrogenatomer som er bundet sammen ved at de deler hvert sitt elektron. Begge elektronene legger seg i det som kalles et bindende orbital, og sørger for at molekylet har en lavest mulig energitilstand.

Artikkelen fortsetter under annonsen

BRODERLIG: Hydrogen har ett elektron. Om to hydrogenatomer deler sine elektroner på riktig måte, bindes de sammen til et hydrogenmolekyl. Dette kalles en kovalent binding. Nå har norske forskere funnet ut at hydrogenatomene - under ekstreme forhold i verdensrommet - kan dele elektronene på en ytterligere måte som er «forbudt» her på jorda. Grafikk: Wikimedia Commons
BRODERLIG: Hydrogen har ett elektron. Om to hydrogenatomer deler sine elektroner på riktig måte, bindes de sammen til et hydrogenmolekyl. Dette kalles en kovalent binding. Nå har norske forskere funnet ut at hydrogenatomene - under ekstreme forhold i verdensrommet - kan dele elektronene på en ytterligere måte som er «forbudt» her på jorda. Grafikk: Wikimedia Commons Vis mer

Men, om du tilfører ekstra energi, kan et av dem «løftes» til en såkalt anti-bindende orbital. Naturen, og dens iboende motforestilling mot høye energinivåer, skal imidlertid ha seg frabedt dette.

- Det er ikke en stabil tilstand. Elektronet i den anti-bindende orbitalen drar da H2-molekylet i stykker, sier han.

Forbuden frukt Men disse spillereglene oppheves når molekyler blir utsatt for det ekstreme magnetfeltet i atmosfæren til de eksotiske stjernene, ifølge forskernes simuleringer. Der kan elektronene innta de «forbudte» posisjonene, uten at molekylet blir ustabilt og faller fra hverandre.

De kaller det en paramagnetisk binding.

- Det er et resultat av at anti-bindende orbitaler kan stabiliseres når de er i et kraftig magnetfelt. De fører til at molekylet ikke dras i stykker, som det ellers ville gjort, sier Tellgren.

Forskerne gjorde oppdagelsen da brukte et egenutviklet dataprogram for å modellere hvordan sterke magnetfelt påvirker H2- og He2-molekyler.

- Finnes flere overraskelser Men, det er ikke noe håp om å granske fenomenet direkte med første: Magnetfeltet som kreves er 200-2000 ganger kraftigere enn de sterkeste som per nå kan lages i laboratorier på jorda.

FINN DEN HVITE DVERGEN: Sirius A er det mest lyssterke stjernen på nattehimmelen. Sirius B, prikken du ser litt ned til venstre, er en hvit dverg og ganske puslete i forhold. En gang i tida var den imidlertid mer massiv enn storebroren. Foto: AFP PHOTO/HO/NASA/SCANPIX
FINN DEN HVITE DVERGEN: Sirius A er det mest lyssterke stjernen på nattehimmelen. Sirius B, prikken du ser litt ned til venstre, er en hvit dverg og ganske puslete i forhold. En gang i tida var den imidlertid mer massiv enn storebroren. Foto: AFP PHOTO/HO/NASA/SCANPIX Vis mer

Universet er et merkelig sted, og er proppfullt av ytterliggående og merkelige forhold og tilstander, som river, sliter, presser og påvirker materien. Forskningen viser at det fortsatt kan finnes mye merkelig som gjenstår å oppdage.

- Det blir litt spekulerende, men fysikk og kjemi i sterke magnetfelt er så annerledes fra det vi er vant med, så jeg tror det finnes flere overraskelser der ute.

- Stor bragd Kjemiprofessor Knut Børve ved Universitet i Bergen, som ikke har deltatt i studien, sier forskerne bak har gjort et svært nøyaktig stykke arbeid.

- Teoretisk kjemi har flere nivåer av nøyaktighet. Forskere har tidligere brukt ganske enkle modeller og gjort liknende predikasjoner, men det spesielle her er at disse har vært i stand til å regne ekstremt nøyaktig. Selv uten observasjoner kan du ha stor tiltro til resultatene. Det er nok ingen andre i verden som er i stand til å konkurrere med de på dette, sier Børve til Dagbladet.

Professor David Clary ved Universitetet i Oxford sier til bladet New Scientist at forskningen er «utmerket», mens kjemiker Fred Manby ved Universitetet i Bristol sier til chemistryworld.com at han er imponert over resultatet.

- Dette er en stor teknisk bragd. Det bringer også litt ekte teknisk styrke til vår forståelse av materie under disse ekstreme og vanskelige forholdene, sier Manby til fagnettstedet.

NÆRBILDE: Sirius B er i slutten av livsløpet.  Foto: AFP PHOTO/HO/NASA/SCANPIX
NÆRBILDE: Sirius B er i slutten av livsløpet. Foto: AFP PHOTO/HO/NASA/SCANPIX Vis mer