Űrhírek öregedő csillag; s Fogyás titka kiderült

ESO - Európai Déli Obszervatórium logója.

2015. november 25

Óriási csillagot fogott el a karcsúsítás miatt

Az ESO nagyon nagy teleszkópját (VLT) használó csillagászokból álló csapat a legrészletesebb képeket készítette a VY Canis Majoris hipergigáns csillagról. Ezek a megfigyelések azt mutatják be, hogy a csillagot körülvevő váratlanul nagy porszemcsék lehetővé teszik-e, hogy hatalmas mennyiségű tömeget veszítsen, amikor elkezdi meghalni. Ez a folyamat, amelyet most először értek meg, olyan óriási csillagok előkészítéséhez szükséges, hogy szupernovákként találkozzanak robbanásveszélyes helyzetekkel.

A VY Canis Majoris egy csillag góliát, egy vörös hipergiant, a Tejút egyik legnagyobb ismert csillaga. 30–40-szerese a Nap tömegének, 300 000-szer pedig világítóbb. Jelenlegi állapotában a csillag átfogja a Jupiter pályáját, hatalmasat tágulva, amikor életének utolsó szakaszába lép.

A csillag új megfigyelései a SPHERE műszert használták a VLT-n. Ennek a készüléknek az adaptív optikai rendszere nagyobb mértékben korrigálja a képeket, mint a korábbi adaptív optikai rendszerek. Ez lehetővé teszi, hogy a fényes fényforrásokhoz nagyon közel álló funkciók nagyon részletesen láthatók legyenek [1]. A SPHERE világosan feltárta, hogy a VY Canis Majoris ragyogó fénye hogyan világítja meg a körülötte lévő anyagfelhőket.

A ZIMPOL SPHERE mód használatával a csapat nemcsak mélyebben bepillanthatott ennek a csillag körüli gáz- és porfelhőnek a szívébe, hanem azt is láthatta, hogy a csillag fényét szétszórja és polarizálja a környező anyag. Ezek a mérések kulcsfontosságúak voltak a por megfoghatatlan tulajdonságainak felfedezéséhez.

A polarizációs eredmények gondos elemzése azt mutatta, hogy ezek a porszemek viszonylag nagy, 0,5 mikrométer átmérőjű részecskék, amelyek kicsinek tűnhetnek, de az ekkora szemcsék körülbelül 50-szer nagyobbak, mint a csillagközi térben általában.

Terjedésük során a hatalmas csillagok nagy mennyiségű anyagot bocsátanak ki - a VY Canis Majoris minden évben a Föld tömegének 30-szorosát látja a felszínéről por és gáz formájában. Ez az anyagfelhő kifelé tolódik, mielőtt a csillag felrobban, ekkor a por egy része elpusztul, a többi pedig a csillagközi térbe kerül. Ezt az anyagot a szupernóva-robbanás során keletkezett nehezebb elemekkel együtt a csillagok következő generációja használja fel, amelyek felhasználhatják az anyagot a bolygók számára.

Eddig rejtélyes maradt, hogy az óriáscsillagok felső légkörében lévő anyag hogyan tolódik el az űrbe, mielőtt a gazda felrobban. A legvalószínűbb vezető mindig a sugárzás nyomása, a csillagfény által kifejtett erő. Mivel ez a nyomás nagyon gyenge, a folyamat nagy porszemekre támaszkodik, hogy elég széles felületet biztosítson érezhető hatás eléréséhez [2].

„A hatalmas csillagok rövid életet élnek” - mondja Peter Scicluna, a tanulmány vezető szerzője, a tajvani Academia Sinica Csillagászati és Asztrofizikai Intézet. „Amikor az utolsó napok közelében vannak, rengeteg tömeget veszítenek. A múltban csak arról tudtunk elméletet mondani, hogyan történt ez. De most, az új SPHERE adatokkal, nagy porszemeket találtunk ennek a hipergóriának a körül. Ezek elég nagyok ahhoz, hogy a csillag intenzív sugárzási nyomása elhárítsa őket, ami megmagyarázza a csillag gyors tömegvesztését.

A csillaghoz oly közel megfigyelt nagy porszemek azt jelentik, hogy a felhő hatékonyan szétszórhatja a csillag látható fényét, és a csillag sugárzási nyomása ellökheti. A porszemek nagysága azt is jelenti, hogy nagy része valószínűleg túléli a sugárzást, amelyet VY Canis Majoris elkerülhetetlen drámai pusztulása jelentett szupernóvaként [3]. Ez a por ezután hozzájárul a környező csillagközi közeghez, táplálja a csillagok jövő generációit és bolygók kialakítására ösztönzi őket.

[1] A SPHERE/ZIMPOL extrém adaptív optikát használ a diffrakcióval korlátozott képek létrehozására, amelyek sokkal közelebb kerülnek a korábbi adaptív optikai eszközökhöz, mint a légkör hiányában a teleszkóp elméleti határának eléréséhez. Az extrém adaptív optika sokkal halványabb tárgyakat is lehetővé tesz, hogy egy fényes csillag közelében láthassák.

Az új tanulmány képei látható fényben is készülnek - rövidebb hullámhosszúságúak, mint a közeli infravörös rezsim, ahol a legtöbb korábbi adaptív optikai képalkotást elvégezték. Ez a két tényező lényegesen élesebb képeket eredményez, mint a korábbi VLT képek. Még nagyobb térbeli felbontást értek el a VLTI-vel, de az interferométer nem hoz létre közvetlenül képeket.

[2] A porszemcséknek elég nagyoknak kell lenniük ahhoz, hogy a csillagfény el tudja tolni, de nem olyan nagy, hogy egyszerűen elsüllyedjen. Túl kicsi, és a csillagfény hatékonyan átjutna a poron; túl nagy, és a por túl nehéz lenne tolni. A csapat által a VY Canis Majoris-ról megfigyelt por pontosan megfelelő méretű volt ahhoz, hogy a csillagfény a leghatékonyabban kifelé irányítsa.

[3] A robbanás csillagászati szempontból hamarosan bekövetkezik, de nincs ok riasztásra, mivel ez a drámai esemény nem valószínű több százezer évig. Látványos lesz a Földről nézve - talán olyan fényes, mint a Hold -, de nem veszélyezteti az itteni életet.

Több információ:

Ezt a kutatást P. Scicluna és munkatársai az „Astronomy & Astrophysics” folyóiratban megjelent „Nagy porszemek a VY Canis Majoris szélén” című cikkben mutatták be.

A csapat tagjai: P. Scicluna (Academia Sinica Csillagászati és Asztrofizikai Intézet, Tajvan), R. Siebenmorgen (ESO, Garching, Németország), J. Blommaert (Vrije Universiteit, Brüsszel, Belgium), M. Kasper (ESO, Garching), Németország), NV Voshchinnikov (Szentpétervári Egyetem, Szentpétervár, Oroszország), R. Wesson (ESO, Santiago, Chile) és S. Wolf (Kieli Egyetem, Kiel, Németország).