Hubble løser mysteriet med dæmpning af monsterstjerner

Sidste år, astronomer var forundrede, da Betelguese, den lysende røde superkæmpestjerne i stjernebilledet Orion, dramatisk falmet, men kom sig så. Nedblændingen varede i uger. Nu, astronomer har vendt blikket mod en monsterstjerne i det tilstødende stjernebillede Canis Major, den store hund.

Den røde hypergigant VY Canis Majoris - som er langt større, mere massiv, og mere voldelig end Betelgeuse - oplever meget længere tid, svagere perioder, der varer i årevis. Nye fund fra NASAs Hubble-rumteleskop tyder på, at de samme processer, der fandt sted på Betelgeuse, sker i denne hypergigant, men i meget større skala.

"VY Canis Majoris opfører sig meget som Betelgeuse på steroider, " forklarede undersøgelsens leder, astrofysiker Roberta Humphreys fra University of Minnesota, Minneapolis.

Som med Betelgeuse, Hubble-data tyder på svaret på, hvorfor denne større stjerne dæmpes. For Betelgeuse, dæmpningen svarede til en gasformig udstrømning, der kan have dannet støv, som kortvarigt blokerede noget af Betelgeuses lys fra vores syn, skabe dæmpningseffekten.

"I VY Canis Majoris ser vi noget lignende, men i meget større skala. Massive udkast af materiale, der svarer til dets meget dybe falmning, hvilket sandsynligvis skyldes støv, der midlertidigt blokerer lyset fra stjernen, " sagde Humphreys.

Den enorme røde hypergigant er 300, 000 gange lysere end vores sol. Hvis det erstattede Solen i vores eget solsystem, det oppustede monster ville strække sig ud i hundreder af millioner af miles, mellem Jupiters og Saturns baner.

"Denne stjerne er helt fantastisk. Det er en af ​​de største stjerner, vi kender - en meget udviklet, rød superkæmpe. Den har haft flere, kæmpe udbrud, " forklarede Humphreys.

Kæmpe plasmabuer omgiver stjernen i afstande fra den, der er tusindvis af gange længere væk, end Jorden er fra Solen. Disse buer ligner solfremspringene fra vores egen sol, kun i meget større skala. Også, de er ikke fysisk forbundet med stjernen, men hellere, ser ud til at være smidt ud og er på vej væk. Nogle af de andre strukturer tæt på stjernen er stadig relativt kompakte, ligner små knuder og tågede træk.

I tidligere Hubble-arbejde, Humphreys og hendes team var i stand til at bestemme, hvornår disse store strukturer blev slynget ud af stjernen. De fandt datoer, der strækker sig over de sidste flere hundrede år, nogle så sent som de seneste 100 til 200 år.

Nu, i nyt arbejde med Hubble, forskere løste træk meget tættere på stjernen, som kan være mindre end et århundrede gamle. Ved at bruge Hubble til at bestemme hastighederne og bevægelserne af de tætte knob af varm gas og andre funktioner, Humphreys og hendes team var i stand til at datere disse udbrud mere præcist. Det, de fandt, var bemærkelsesværdigt:mange af disse knuder linker til flere episoder i det 19. og 20. århundrede, da VY Canis Majoris falmede til en sjettedel af sin sædvanlige lysstyrke.

I modsætning til Betelgeuse, VY Canis Majoris er nu for svag til at kunne ses med det blotte øje. Stjernen var engang synlig, men er dæmpet så meget, at den nu kun kan ses med teleskoper.

Hypergiganten afgiver 100 gange så meget masse som Betelgeuse. Massen i nogle af knobene er mere end dobbelt så stor som Jupiters masse. "Det er utroligt, at stjernen kan gøre det, " sagde Humphreys. "Oprindelsen af ​​disse episoder med højt massetab i både VY Canis Majoris og Betelgeuse er sandsynligvis forårsaget af storskala overfladeaktivitet, store konvektionsceller som på Solen. Men på VY Canis Majoris, cellerne kan være lige så store som hele solen eller større."

"Dette er sandsynligvis mere almindeligt hos røde supergiganter, end forskerne troede, og VY Canis Majoris er et ekstremt eksempel, Humphreys fortsatte. "Det kan endda være hovedmekanismen, der driver massetabet, hvilket altid har været lidt af et mysterium for røde supergiganter."

Selvom andre røde supergiganter er sammenlignelige lyse og udsender meget støv, ingen af ​​dem er så komplekse som VY Canis Majoris. "Så hvad er specielt ved det? VY Canis Majoris kan være i en unik evolutionær tilstand, der adskiller den fra de andre stjerner. Den er sandsynligvis så aktiv over en meget kort periode, måske kun et par tusinde år. Vi kommer ikke til at se mange af dem omkring, " sagde Humphreys.

Stjernen begyndte livet som en super-hot, strålende, blå superkæmpestjerne måske så meget som 35 til 40 gange vores sols masse. Efter et par millioner år, efterhånden som brintfusionsforbrændingshastigheden i dens kerne ændrede sig, stjernen svulmede op til en rød superkæmpe. Humphreys har mistanke om, at stjernen kortvarigt kan være vendt tilbage til en varmere tilstand og derefter svulmet op igen til et rødt superkæmpestadie.

"Måske er det, der gør VY Canis Majoris så speciel, så ekstrem, med dette meget komplekse udkast, Det kan være, at det er en rød supergigant i anden fase, " forklarede Humphreys. VY Canis Majoris har muligvis allerede smidt halvdelen af ​​sin masse. I stedet for at eksplodere som en supernova, det kan simpelthen kollapse direkte til et sort hul.

Holdets resultater vises i den 4. februar, 2021-udgaven af ​​The Astronomisk Tidsskrift .