Astronomer afslører hjertet af Eta Carinae

Et internationalt hold af astronomer har afbildet Eta Carinae-stjernesystemet i de største detaljer nogensinde. Eta Carinae er et kolossalt binært system, der består af to massive stjerner, der kredser om hinanden. Det er fundet næsten 8, 000 lysår fra Jorden i Carina-tågen, et kæmpe stjernedannende område i Mælkevejens Carina-Skytten Arm.

Billederne gjorde det muligt for astronomerne at observere uventede nye strukturer i det binære system, herunder et område mellem de to stjerner, hvor ekstremt højhastighedsstjernevinde støder sammen.

"Med disse observationer, vi var i stand til at kortlægge den zone, hvor de to stjernevinde støder sammen, og sikre os, at vi virkelig forstår de grundlæggende parametre i det binære system, " sagde Augusto Damineli, Fuld professor ved University of São Paulo's Institute of Astronomy, Geofysik og atmosfæriske videnskaber (IAG-USP) i Brasilien.

Damineli har studeret mystiske fænomener, der involverer Eta Carinae i mere end 20 år med FAPESPs støtte og er en af ​​de tre brasilianske forfattere af papiret udgivet af Astronomi og astrofysik .

De to andre er Mairan Macedo Teodoro, en forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center, og José Henrique Groh de Castro Moura, en professor ved Trinity College Dublin i Irland.

Ifølge forskerne, Eta Carinae binære par er så massive og lyse, at den stråling, de producerer, river atomer af deres overflader og spyr dem ud i rummet. Denne uddrivelse af atomart materiale omtales som stjernevind.

De rasende vinde fra Eta Carinae er meget hurtigere og tættere end solvinden, der strømmer fra vores egen sol. De støder voldsomt sammen i zonen mellem de to stjerner med hastigheder, der kan nå op på 10 millioner km i timen.

Den kombinerede effekt af de to stjernevinde, når de bryder ind i hinanden ved ekstreme hastigheder, er at skabe temperaturer på millioner af grader og intense syndfloder af røntgenstråling.

Det centrale område, hvor de rasende vinde støder sammen, er så forholdsvis lille, at teleskoper i rummet og på jorden ikke har været i stand til at afbilde dem i detaljer - indtil nu.

Ved at bruge en avanceret ny billedbehandlingsteknik kaldet infrarød lang baseline interferometri, som kombinerer lysstråler indsamlet fra det samme astronomiske objekt af flere teleskoper for at analysere det meget detaljeret, forskerne var i stand til at observere den turbulente kollisionszone for første gang.

De gjorde dette med den astronomiske multistrålerekombiner kendt som AMBER, et instrument, der i øjeblikket er installeret på Very Large Telescope Interferometer (VLTI) ved European Southern Observatorys Paranal Facility i Chiles Atacama-ørken.

De brugte tre af VLT's fire hjælpeteleskoper, hver med en diameter på 1,8 m og monteret på skinner, så de kan bevæge sig op til 200 m fra hinanden.

Billedets skarphed øges med teleskopadskillelse, så astronomerne var i stand til at opnå en tidoblet stigning i opløsningsevne sammenlignet med et af VLT-arrayets hovedteleskoper, leverer for første gang direkte billeder 50, 000 gange finere end menneskets syn af både vinden, der hvirvler rundt om Eta Carinaes primære stjerne, og vindkollisionszonen mellem de to stjerner.

Ved at bruge Doppler-effekten, som gør det muligt for astronomer at beregne præcist, hvor hurtigt stjerner og andre astronomiske objekter bevæger sig mod eller væk fra Jorden, de fik billeder af stjernevindene ved forskellige hastigheder, måling af hastigheder og tætheder for at sammenligne dem med en computermodel af kollisionen.

"Billederne, vi fik via Doppler-effekten, viser stjernevindene, der kolliderer med forskellige hastigheder, " sagde Damineli. "Så vi var i stand til at bruge dem til at rekonstruere formen af ​​væggene i hulrummet dannet af kollisionschokbølgen fra dens spids til de fjerneste områder."

Forskerne observerede også på billederne en uventet vifteformet struktur, hvor den rasende vind fra de mindre, varmere stjerne styrter ind i den tættere vind fra den største af parret.

Vinden fra den sekundære stjerne er mindre tæt, men meget hårdere end vinden fra den primære stjerne, når hastigheder på 3, 000 km i sekundet, vurderede de.

På basis af disse stjernernes vindhastigheder, de håber at kunne skabe mere nøjagtige computermodeller af Eta Carinaes indre struktur og øge deres forståelse af, hvordan ekstremt massive stjerner mister masse, efterhånden som de udvikler sig.

"Fordi lyset fra den sekundære stjerne er 200-300 gange svagere end lyset fra den primære, vi kunne ikke se det direkte med AMBER, " sagde Damineli. "Vi burde være i stand til at gøre det med GRAVITY, et nyt VLTI-instrument, der snart kommer i drift."

GRAVITY er et interferometrisk instrument, der fungerer i K-båndet og kombinerer fire teleskopstråler. Dens højere opløsning vil gøre det muligt for astronomerne at opnå interferometriske billeder af astronomiske objekter med endnu større præcision og over et bredere bølgelængdeområde.

Ifølge Damineli, det kan lykkes dem at spore Eta Carinaes sekundære stjerne fra punkt til punkt langs dens 5,5-årige kredsløb og plotte dens ellipse.

"Når vi har gjort det, vil vi endelig være i stand til at 'veje' den sekundære stjerne. Masse er en stjernes mest fundamentale parameter, " han sagde.