Kosmisch mysterie: astronomen vangen stervende sterren op terwijl ze ringen van rook uitspuwen

Astronomen hebben een rode reuzenster ontdekt die in ongekend detail door zijn laatste doodsstrijd gaat en een ongewoon kenmerk onthult. De ster die bekend staat als V Hydri (of kortweg V Hya), schakel zes verschillende afleveringen van materiaal uit, volgens: Voorlopige versie Geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. Het exacte mechanisme van de vorming van de mysterieuze “rookringen” is nog niet begrepen. De waarneming zou echter bestaande modellen voor dit late stadium van stellaire evolutie kunnen opschudden en meer licht kunnen werpen op de Het lot van onze zon.

“V Hydrae wordt gevangen in het proces van het afstoten van zijn atmosfeer – uiteindelijk het grootste deel van zijn massa – wat de meeste rode reuzen in een laat stadium doen,” Co-auteur Mark Morris zei:, een astronoom aan de Universiteit van Californië. “Dit is echter de eerste en enige keer dat een reeks uitdijende ringen is gezien rond een ster die door zijn doodsstrijd gaat – een reeks uitdijende ‘rookringen’ waarvan we dachten dat ze om de paar honderd jaar zouden worden uitgeblazen.”

rode reuzen Het is een van de laatste stadia van de sterevolutie. Zodra de kern van de ster stopt met het omzetten van waterstof in helium via kernfusie, begint de zwaartekracht de ster samen te drukken, waardoor de interne temperatuur stijgt. Dit proces ontsteekt een schil van waterstof die rond een inerte kern brandt. Uiteindelijk zorgden de druk en verhitting in de kern ervoor dat de ster dramatisch uitdijde en diameters bereikte tussen 62 miljoen en 620 miljoen mijl (100 miljoen tot 1 miljard km). Oppervlaktetemperaturen zijn relatief koel door stellaire normen: 4000 tot 5800 graden Fahrenheit (2200 tot 3200 graden Celsius). Deze sterren zien er dus oranjerood uit, vandaar de bijnaam rode reus.

Uiteindelijk zal het helium in de kern van de rode reus op zijn en zal de kern weer krimpen. Word dan een ster asymptotische reuzentak (AGB) ster (laatste stadium van de rode reus). De binnenstructuur van de AGB-ster bestaat uit een centrale kern van koolstof en zuurstof, een schil waarin fusie helium in koolstof verandert, en een andere schil waar waterstof in helium verandert. Deze sterren produceren doorgaans elke 100 tot 1000 dagen dramatische pulsaties van toenemende helderheid. Bovendien veroorzaken intense oppervlaktewinden de vorming van een gaswolk die bekend staat als het periplasma rond de ster.

Deze intense sterrenwinden zullen uiteindelijk de atmosfeer en de sterrenatmosfeer verdrijven, en de ster zal een witte dwerg worden in een planetaire nevel. Hoe sneller een AGB-ster massa verliest, hoe dichter hij bij die laatste overgang komt. Onze zon zal uiteindelijk over ongeveer 5 miljard jaar een rode reus worden en uiteindelijk evolueren naar de AGB voordat hij uiteindelijk evolueert naar een planetaire nevel met een witte dwergster in het midden.

Dit is het proces zoals astronomen het al jaren begrijpen. De ongebruikelijke eigenschappen van V Hya zorgen er echter voor dat ze dingen heroverwegen. V Hya, op 1300 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Hydra, is een koolstofrijke ster, wat betekent dat de atmosfeer meer koolstof dan zuurstof bevat. Het heeft een hoge mate van massaverlies, dus astronomen denken dat het waarschijnlijk bezig is zijn atmosfeer af te stoten om een ​​planetaire nevel te worden.

Deze AGB-ster is ook interessant omdat er om de acht jaar een grote plasma-uitbarsting plaatsvindt en ongeveer elke 17 jaar een scherpe daling in helderheid optreedt. Deze gebeurtenissen duiden op de aanwezigheid van een begeleidende ster die nauwelijks zichtbaar is. (De afname in helderheid kan worden veroorzaakt door een wolk die verband houdt met deze tweede ster die voor V Hya passeert.)

Deze nieuwste studie combineert gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop met waarnemingen met behulp van de Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA), die infrarood-, optische en ultraviolette gegevens bevat om de doodsstrijd van V Hya over meerdere golflengten vast te leggen. De ster is ver weg en gehuld in dik stof, maar de hoge resolutiemogelijkheden van ALMA hebben zijn ringen en uitstromen tot in detail onthuld.

Ook de timing was toeval. “V Hya bevindt zich in een korte maar cruciale overgang die stervende sterren aan het einde van hun leven doormaken,” Co-auteur Raghvendra Sahai zei:, een astronoom bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory. “Het is de fase waarin ze het grootste deel van hun massa verliezen. Deze fase duurt waarschijnlijk niet lang, dus het is moeilijk om hem op heterdaad te betrappen. We hadden geluk met V Hya en konden alle verschillende activiteiten fotograferen in en rond deze ster om beter te begrijpen hoe de sterren aan het einde van hun leven ten dode opgeschreven zijn voor de massa.”

Sahai en collega’s ontdekten dat de ster zijn atmosfeer verliest door een reeks rookringen uit te blazen, die zich in de loop van ongeveer 2100 jaar naar buiten hebben uitgebreid om een ​​stofschijfachtig gebied rond V Hya te vormen. het team nagesynchroniseerd Deze structuur is DUDE (schijf ondergaat dynamische expansie).

Hun waarnemingen onthulden ook snelle explosies van gas dat in tegengestelde richtingen door de ster werd uitgestoten, loodrecht op de rookringen, waardoor twee zandlopervormige structuren werden gevormd. Deze structuren breiden uit met snelheden van meer dan een half miljoen mijl per uur (240 km/s). “De ontdekking dat dit proces gepaard kan gaan met het afvuren van gasringen, in combinatie met de productie van intermitterende, hogesnelheidsstralen van materiaal, geeft een fascinerende nieuwe rimpel aan ons begrip van hoe sterren hun leven beëindigen,” Morris zei:.

Dit alles wijst erop dat de ster een bijzonder snelle evolutie doormaakt, wat indruist tegen het huidige model. “Onze studie onthult op dramatische wijze dat het traditionele model voor hoe AGB-sterren sterven – door massale brandstoffen te verdrijven door relatief langzame en gestage bolvormige winden gedurende 100.000 jaar of meer – op zijn best onvolledig of in het slechtste geval onjuist is,” Sahi zei. “Het is zeer waarschijnlijk dat een begeleidende stellaire of quasi-ster een belangrijke rol speelt bij hun dood. In het geval van V Hya is de combinatie van een nabije en hypothetische verre begeleidende ster, althans tot op zekere hoogte, verantwoordelijk voor de aanwezigheid van zijn zes ringen, en de snelle uitbarstingen die de wonderbaarlijke dood van de ster veroorzaken. .”