Κοσμικό μυστήριο: Οι αστρονόμοι καταγράφουν ένα αστέρι που πεθαίνει να εκτοξεύει δακτυλίους καπνού

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν κόκκινο γίγαντα αστέρα που περνάει από την τελευταία του θανατηφόρα λεπτομέρεια, αποκαλύπτοντας ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό. Το αστέρι γνωστό ως V Hydri (ή V Hya για συντομία), βγάλτε έξι ξεχωριστά επεισόδια υλικού, σύμφωνα με Προκαταρκτική έκδοση Αποδεκτό για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal. Ο ακριβής μηχανισμός σχηματισμού των μυστηριωδών «δαχτυλιδιών καπνού» δεν είναι ακόμη κατανοητός. Ωστόσο, η παρατήρηση θα μπορούσε να ταρακουνήσει τα υπάρχοντα μοντέλα για αυτό το τελευταίο στάδιο της αστρικής εξέλιξης και να ρίξει περισσότερο φως στην Η μοίρα του ήλιου μας.

“Το V Hydrae έχει πιαστεί στη διαδικασία να αποβάλει την ατμόσφαιρά του – τελικά το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του – κάτι που κάνουν οι περισσότεροι κόκκινοι γίγαντες του τελευταίου σταδίου.” Ο συν-συγγραφέας Mark Morris είπε:, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Ωστόσο, «αυτή είναι η πρώτη και μοναδική φορά που έχει δει μια σειρά από διαστελλόμενους δακτυλίους γύρω από ένα αστέρι που περνάει τον θάνατο – μια σειρά από επεκτεινόμενα «δαχτυλίδια καπνού» που πιστεύαμε ότι σβήνονται κάθε μερικές εκατοντάδες χρόνια».

κόκκινοι γίγαντες Είναι ένα από τα τελευταία στάδια της εξέλιξης των άστρων. Μόλις ο πυρήνας του άστρου σταματήσει να μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο μέσω της πυρηνικής σύντηξης, η βαρύτητα αρχίζει να συμπιέζει το αστέρι, αυξάνοντας την εσωτερική του θερμοκρασία. Αυτή η διαδικασία αναφλέγει ένα κέλυφος υδρογόνου που καίγεται γύρω από έναν αδρανή πυρήνα. Τελικά, η πίεση και η θέρμανση στον πυρήνα προκάλεσαν δραματική επέκταση του αστέρα, φτάνοντας σε διαμέτρους μεταξύ 62 και 620 εκατομμυρίων μιλίων (100 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο km). Οι επιφανειακές θερμοκρασίες είναι σχετικά κρύες για τα αστρικά πρότυπα: 4000 έως 5800 βαθμούς Φαρενάιτ (2200 έως 3200 βαθμοί Κελσίου). Αυτά τα αστέρια λοιπόν παίρνουν μια πορτοκαλοκόκκινη εμφάνιση, εξ ου και το παρατσούκλι κόκκινος γίγαντας.

Τελικά, το ήλιο στον πυρήνα του κόκκινου γίγαντα θα δαπανηθεί και ο πυρήνας θα συρρικνωθεί ξανά. Μετά γίνε αστέρι ασυμπτωτικός γίγαντας κλάδος (AGB) αστέρι (τελευταίο στάδιο του κόκκινου γίγαντα). Η εσωτερική δομή του αστέρα AGB αποτελείται από έναν κεντρικό πυρήνα άνθρακα και οξυγόνου, ένα κέλυφος στο οποίο η σύντηξη μετατρέπει το ήλιο σε άνθρακα και ένα άλλο κέλυφος όπου το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο. Αυτά τα αστέρια παράγουν συνήθως δραματικούς παλμούς αυξανόμενης φωτεινότητας κάθε 100 έως 1.000 ημέρες. Επιπλέον, οι έντονοι επιφανειακοί άνεμοι προκαλούν το σχηματισμό ενός αέριου νέφους που είναι γνωστό ως περίπλασμα γύρω από το αστέρι.

Αυτοί οι έντονοι αστρικοί άνεμοι θα εκτοπίσουν τελικά την ατμόσφαιρα και την αστρική ατμόσφαιρα και το αστέρι θα γίνει ένας λευκός νάνος μέσα σε ένα πλανητικό νεφέλωμα. Όσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός με τον οποίο ένα αστέρι AGB χάνει μάζα, τόσο πιο κοντά βρίσκεται σε αυτήν την τελική μετάβαση. Ο Ήλιος μας θα γίνει τελικά ένας κόκκινος γίγαντας σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, εξελισσόμενος τελικά σε AGB πριν τελικά εξελιχθεί σε πλανητικό νεφέλωμα με ένα λευκό νάνο αστέρι στο κέντρο του.

Αυτή είναι η διαδικασία όπως την έχουν καταλάβει οι αστρονόμοι εδώ και χρόνια. Ωστόσο, τα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά του V Hya τους κάνουν να ξανασκεφτούν τα πράγματα. Βρίσκεται 1.300 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό της Ύδρας, το V Hya είναι ένα πλούσιο σε άνθρακα αστέρι, που σημαίνει ότι η ατμόσφαιρά του περιέχει περισσότερο άνθρακα από οξυγόνο. Έχει υψηλό ποσοστό απώλειας μάζας, επομένως οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι είναι πιθανό στη διαδικασία να αποβάλει την ατμόσφαιρά του και να γίνει πλανητικό νεφέλωμα.

Αυτό το αστέρι AGB είναι επίσης ενδιαφέρον επειδή κάθε οκτώ περίπου χρόνια, εμφανίζεται μια μεγάλη έκρηξη πλάσματος και μια απότομη πτώση στη φωτεινότητα συμβαίνει περίπου κάθε 17 χρόνια. Αυτά τα συμβάντα υποδεικνύουν την παρουσία ενός συντρόφου αστεριού που είναι μόλις ορατό. (Η μείωση της φωτεινότητας μπορεί να προκληθεί από ένα σύννεφο που σχετίζεται με αυτό το δεύτερο αστέρι που περνά μπροστά από το V Hya.)

Αυτή η τελευταία μελέτη συνδυάζει δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble με παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας τη Συστοιχία Μεγάλου Χιλιοστού/Υπο-χιλιοστού Atacama (ALMA), η οποία περιλαμβάνει δεδομένα υπέρυθρων, οπτικών και υπεριωδών ακτίνων για να καταγράψει τον θάνατο του V Hya σε πολλαπλά μήκη κύματος. Το αστέρι είναι μακριά και τυλιγμένο σε παχιά σκόνη, αλλά οι δυνατότητες υψηλής ανάλυσης του ALMA έχουν αποκαλύψει τους δακτυλίους και τις εκροές του με μεγάλη λεπτομέρεια.

Το timing ήταν επίσης σύμπτωση. “Το V Hya διέρχεται μια σύντομη αλλά κρίσιμη μετάβαση που περνούν τα ετοιμοθάνατα αστέρια στο τέλος της ζωής τους.” Ο συν-συγγραφέας Raghvendra Sahai είπε:, αστρονόμος στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA. “Είναι η φάση όπου χάνουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας τους. Αυτή η φάση πιθανώς δεν διαρκεί πολύ, οπότε είναι δύσκολο να την πιάσουμε στα πράσα. Ήμασταν τυχεροί με το V Hya και μπορέσαμε να φωτογραφίσουμε όλες τις διαφορετικές δραστηριότητες που γίνονται μέσα και γύρω από αυτό το αστέρι για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς χάνονται τα αστέρια. ετοιμοθάνατο για τη μάζα στο τέλος της ζωής του.»

Ο Sahai και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι το αστέρι ρίχνει την ατμόσφαιρά του φυσώντας μια σειρά από δακτυλίους καπνού, οι οποίοι έχουν επεκταθεί προς τα έξω κατά τη διάρκεια περίπου 2.100 ετών για να σχηματίσουν μια περιοχή σαν δίσκο σκόνης γύρω από το V Hya. η ομάδα μεταγλωττισμένη Αυτή η δομή είναι DUDE (ο δίσκος υφίσταται δυναμική επέκταση).

Οι παρατηρήσεις τους αποκάλυψαν επίσης εκρήξεις υψηλής ταχύτητας αερίου που εκτοξεύτηκε από το αστέρι σε αντίθετες κατευθύνσεις, κάθετα στους δακτυλίους καπνού, σχηματίζοντας δύο δομές σε σχήμα κλεψύδρας. Αυτές οι δομές επεκτείνονται με ταχύτητες άνω του μισού εκατομμυρίου μιλίων την ώρα (240 km/s). «Η ανακάλυψη ότι αυτή η διαδικασία μπορεί να περιλαμβάνει εκτόξευση δακτυλίων αερίου, σε συνδυασμό με την παραγωγή διακοπτόμενων, υψηλής ταχύτητας πίδακες υλικού, φέρνει μια συναρπαστική νέα ρυτίδα στην κατανόησή μας για το πώς τελειώνουν τη ζωή τα αστέρια». είπε ο Μόρις.

Όλα αυτά δείχνουν ότι το αστέρι υφίσταται μια ιδιαίτερα γρήγορη εξέλιξη, η οποία έρχεται σε αντίθεση με το τρέχον μοντέλο. “Η μελέτη μας αποκαλύπτει δραματικά ότι το παραδοσιακό μοντέλο για το πώς πεθαίνουν τα αστέρια AGB -με την αποβολή μαζικών καυσίμων μέσω σχετικά αργών και σταθερών σφαιρικών ανέμων για πάνω από 100.000 χρόνια ή περισσότερο- είναι στην καλύτερη περίπτωση ατελές ή στη χειρότερη εσφαλμένο.” είπε ο Σάχι. “Είναι πολύ πιθανό ένας σύντροφος αστρικός ή οιονεί αστέρι να παίζει σημαντικό ρόλο στον θάνατό τους. Στην περίπτωση του V Hya, ο συνδυασμός ενός κοντινού και ενός υποθετικού μακρινού αστεριού συντρόφου είναι υπεύθυνος, τουλάχιστον σε κάποιο βαθμό, για την παρουσία του από τους έξι δακτυλίους του και τις εκρήξεις υψηλής ταχύτητας που προκαλούν τον θαυματουργό θάνατο του αστεριού.