Kosmiczna tajemnica: Astronomowie uchwycają umierające gwiazdy wyrzucające pierścienie dymu

Astronomowie odkryli, że czerwony olbrzym przechodzi przez swoją ostatnią agonii z niespotykanymi dotąd szczegółami, ujawniając niezwykłą cechę. Gwiazda znana jako V Hydri (lub w skrócie V Hya), weź sześć odrębnych odcinków materiału, zgodnie z Przedwczesna wersja Przyjęte do publikacji w The Astrophysical Journal. Dokładny mechanizm powstawania tajemniczych „kręgów dymu” nie jest jeszcze poznany. Jednak obserwacja może wstrząsnąć istniejącymi modelami tego późnego etapu ewolucji gwiazd i rzucić więcej światła na Los naszego słońca.

„V Hydrae jest złapany w procesie porzucania swojej atmosfery – ostatecznie większości swojej masy – co jest czymś, co robi większość późnych czerwonych olbrzymów” Współautor Mark Morris powiedział:, astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Jednak „jest to pierwszy i jedyny raz, kiedy zaobserwowano serię rozszerzających się pierścieni wokół gwiazdy przechodzącej przez agonii – serię rozszerzających się 'pierścieni dymu’, o których myśleliśmy, że są wydmuchiwane co kilkaset lat”.

czerwone olbrzymy Jest to jeden z ostatnich etapów ewolucji gwiazd. Gdy jądro gwiazdy przestaje przekształcać wodór w hel poprzez fuzję jądrową, grawitacja zaczyna ściskać gwiazdę, podnosząc jej temperaturę wewnętrzną. Proces ten zapala powłokę wodoru płonącą wokół obojętnego jądra. Ostatecznie ciśnienie i ogrzewanie w jądrze spowodowały, że gwiazda rozszerzyła się dramatycznie, osiągając średnice od 62 milionów do 620 milionów mil (100 milionów do 1 miliarda km). Temperatury powierzchni są stosunkowo niskie według standardów gwiazd: 4000 do 5800 stopni Fahrenheita (2200 do 3200 stopni Celsjusza). Więc te gwiazdy przybierają pomarańczowo-czerwony wygląd, stąd przydomek czerwony olbrzym.

W końcu hel w jądrze czerwonego olbrzyma zostanie zużyty, a rdzeń ponownie się skurczy. Następnie zostań gwiazdą asymptotyczna gałąź olbrzymia Gwiazda (AGB) (ostatni etap czerwonego olbrzyma). Wewnętrzna struktura gwiazdy AGB składa się z centralnego rdzenia z węgla i tlenu, powłoki, w której fuzja zamienia hel w węgiel, oraz innej powłoki, w której wodór zamienia się w hel. Gwiazdy te zazwyczaj wytwarzają dramatyczne pulsacje o rosnącej jasności co 100 do 1000 dni. Ponadto intensywne wiatry powierzchniowe powodują powstawanie obłoku gazowego znanego jako peryplazma wokół gwiazdy.

Te intensywne wiatry gwiazdowe w końcu przemieszczą atmosferę i atmosferę gwiazdową, a gwiazda stanie się białym karłem w mgławicy planetarnej. Im szybciej gwiazda AGB traci masę, tym bliżej jest ostatecznego przejścia. Nasze Słońce w końcu stanie się czerwonym olbrzymem za około 5 miliardów lat, ostatecznie ewoluując w AGB, zanim w końcu przekształci się w mgławicę planetarną z białym karłem w centrum.

Jest to proces w rozumieniu astronomów od lat. Jednak niezwykłe cechy V Hya skłaniają ich do przemyślenia rzeczy. Położona 1300 lat świetlnych od nas, w konstelacji Hydry, V Hya jest gwiazdą bogatą w węgiel, co oznacza, że ​​jej atmosfera zawiera więcej węgla niż tlenu. Ma wysoki wskaźnik utraty masy, więc astronomowie uważają, że prawdopodobnie jest w trakcie zrzucania atmosfery, aby stać się mgławicą planetarną.

Ta gwiazda AGB jest również interesująca, ponieważ mniej więcej co osiem lat ma miejsce duża erupcja plazmy, a co około 17 lat pojawia się ostry spadek jasności. Zdarzenia te wskazują na obecność ledwie widocznej gwiazdy towarzyszącej. (Spadek jasności może być spowodowany przez obłok związany z tą drugą gwiazdą przechodzący przed V Hya.)

Najnowsze badanie łączy dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a z obserwacjami za pomocą Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA), który obejmuje dane w podczerwieni, optyczne i ultrafioletowe, aby uchwycić agonii V Hya na wielu długościach fal. Gwiazda jest daleko i spowita gęstym pyłem, ale możliwości wysokiej rozdzielczości ALMA ujawniły bardzo szczegółowo jej pierścienie i wypływy.

Czas też był zbiegiem okoliczności. „V Hya przechodzi krótką, ale kluczową przemianę, przez którą przechodzą umierające gwiazdy pod koniec swojego życia” Współautor Raghvendra Sahai powiedział:, astronom z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA. „To faza, w której tracą większość swojej masy. Ta faza prawdopodobnie nie trwa zbyt długo, więc trudno jest ją złapać na gorącym uczynku. Mieliśmy szczęście z V Hya i mogliśmy sfotografować wszystkie różne czynności w tej gwieździe i wokół niej, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy giną, umierają z powodu masy pod koniec jej życia.

Sahai i współpracownicy odkryli, że gwiazda zrzuca swoją atmosferę poprzez wydmuchiwanie serii pierścieni dymu, które rozciągnęły się na zewnątrz w ciągu około 2100 lat, tworząc obszar podobny do dysku pyłowego wokół V Hya. drużyna dubbingowany Ta struktura to DUDE (dysk ulega dynamicznej ekspansji).

Ich obserwacje ujawniły również szybkie eksplozje gazu wyrzucanego z gwiazdy w przeciwnych kierunkach, prostopadle do pierścieni dymu, tworząc dwie struktury w kształcie klepsydry. Struktury te rozszerzają się z prędkością ponad pół miliona mil na godzinę (240 km/s). „Odkrycie, że proces ten może obejmować wystrzeliwanie pierścieni gazowych, w połączeniu z wytwarzaniem przerywanych, szybkich strumieni materii, wprowadza fascynującą nową zmarszczkę w naszym zrozumieniu tego, jak gwiazdy kończą swoje życie”. Morris powiedział.

Wszystko to wskazuje, że gwiazda przechodzi szczególnie szybką ewolucję, co jest sprzeczne z obecnym modelem. „Nasze badanie dramatycznie ujawnia, że ​​tradycyjny model umierania gwiazd AGB – poprzez wyrzucanie masowych paliw przez stosunkowo powolne i stabilne wiatry kuliste przez ponad 100 000 lat – jest w najlepszym razie niekompletny, a w najgorszym błędny”. Sahi powiedział. „Jest bardzo prawdopodobne, że towarzysz gwiezdny lub quasi-gwiazdowy odgrywa ważną rolę w ich śmierci. W przypadku V Hya za obecność, przynajmniej w pewnym stopniu, odpowiada kombinacja bliskiej i hipotetycznie odległej gwiazdy towarzyszącej. jej sześciu pierścieni i szybkich wybuchów, które powodują cudowną śmierć gwiazdy. ”