NASA-missioner høster en pasel græskarstjerner

Astronomer, der bruger observationer fra NASAs Kepler- og Swift-missioner, har opdaget et parti hurtigt roterende stjerner, der producerer røntgenstråler ved mere end 100 gange de højeste niveauer, der nogensinde er set fra solen. Stjernerne, som drejer så hurtigt, at de er blevet presset sammen til græskarlignende former, menes at være resultatet af tætte binære systemer, hvor to sollignende stjerner smelter sammen.

"Disse 18 stjerner roterer i gennemsnit på få dage, mens solen tager næsten en måned, " sagde Steve Howell, seniorforsker ved NASA's Ames Research Center i Moffett Field, Californien, og leder af teamet. "Den hurtige rotation forstærker den samme slags aktivitet, som vi ser på solen, såsom solpletter og soludbrud, og i det væsentlige sender det i overdrive."

Det mest ekstreme medlem af gruppen, en K-type orange kæmpe døbt KSw ​​71, er mere end 10 gange større end solen, roterer på kun 5,5 dage, og producerer røntgenstråling 4, 000 gange større end solen gør ved solens maksimum.

Disse sjældne stjerner blev fundet som en del af en røntgenundersøgelse af det oprindelige Kepler-synsfelt, en plet af himlen, der omfatter dele af stjernebillederne Cygnus og Lyra. Fra maj 2009 til maj 2013, Kepler målte lysstyrken på mere end 150, 000 stjerner i denne region for at opdage den regelmæssige dæmpning fra planeter, der passerer foran deres værtsstjerner. Missionen var uhyre vellykket, netting mere end 2, 300 bekræftede eksoplaneter og næsten 5, 000 kandidater til dato. En igangværende udvidet mission, kaldet K2, fortsætter dette arbejde i områder af himlen langs ekliptikken, planet i Jordens kredsløb omkring solen.

"En sidegevinst ved Kepler-missionen er, at dens første synsfelt nu er en af ​​de bedst undersøgte dele af himlen, " sagde teammedlem Padi Boyd, en forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, der har designet Swift-undersøgelsen. For eksempel, hele området blev observeret i infrarødt lys af NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer, og NASAs Galaxy Evolution Explorer observerede mange dele af den i ultraviolet. "Vores gruppe ledte efter variable røntgenkilder med optiske modstykker set af Kepler, især aktive galakser, hvor et centralt sort hul driver emissionerne, " forklarede hun.

Ved at bruge røntgen- og ultraviolette/optiske teleskoper ombord på Swift, forskerne gennemførte Kepler-Swift Active Galaxies and Stars Survey (KSwAGS), billeddannelse omkring seks kvadratgrader, eller 12 gange den tilsyneladende størrelse af en fuldmåne, i Kepler-feltet.

"Med KSwAGS fandt vi 93 nye røntgenkilder, omtrent ligeligt fordelt mellem aktive galakser og forskellige typer røntgenstjerner, " sagde teammedlem Krista Lynne Smith, en kandidatstuderende ved University of Maryland, College Park, der ledede analysen af ​​Swift -data. "Mange af disse kilder er aldrig blevet observeret før i røntgenstråler eller ultraviolet lys."

For de lyseste kilder, holdet opnåede spektre ved hjælp af 200-tommer teleskopet ved Palomar Observatory i Californien. Disse spektre giver detaljerede kemiske portrætter af stjernerne og viser tydelige tegn på øget stjerneaktivitet, særligt stærke diagnostiske linjer af calcium og brint.

Forskerne brugte Kepler-målinger til at bestemme rotationsperioderne og størrelserne for 10 af stjernerne, som spænder fra 2,9 til 10,5 gange større end solen. Deres overfladetemperaturer spænder fra noget varmere til lidt køligere end solen, for det meste spændende spektraltyper F til K. Astronomer klassificerer stjernerne som underkæmper og giganter, som er mere avancerede evolutionære faser end solens forårsaget af større udtømning af deres primære brændstofkilde, brint. Alle af dem vil i sidste ende blive meget større røde kæmpestjerner.

Et papir, der beskriver resultaterne, vil blive offentliggjort i 1. november-udgaven af Astrofysisk Journal og er nu tilgængelig online.

For fyrre år siden, Ronald Webbink ved University of Illinois, Urbana-Champaign bemærkede, at tætte binære systemer ikke kan overleve, når brændstofforsyningen af ​​en stjerne svinder ind, og den begynder at forstørre. Stjernerne samles for at danne en enkelt hurtigt roterende stjerne, der oprindeligt boede i en såkaldt "udskillelse" -disk dannet af gas, der blev smidt ud under fusionen. Disken forsvinder i løbet af de næste 100 millioner år, efterlader en meget aktiv, hurtigt snurrende stjerne.

Howell og hans kolleger foreslår, at deres 18 KSwAGS-stjerner er dannet af dette scenarie og først for nylig har forsvundet deres diske. At identificere så mange stjerner, der passerer gennem en så kosmisk kort udviklingsfase, er en virkelig velsignelse for stjerneastronomer.

"Webbinks model foreslår, at vi skal finde omkring 160 af disse stjerner i hele Kepler -feltet, " sagde medforfatter Elena Mason, en forsker ved det italienske nationale institut for astrofysik Astronomisk observatorium i Trieste. "Det, vi har fundet, er i overensstemmelse med teoretiske forventninger, når vi tager højde for den lille del af feltet, vi observerede med Swift."

Holdet har allerede udvidet deres Swift-observationer til yderligere felter kortlagt af K2-missionen.

Ames leder Kepler- og K2-missionerne for NASA's Science Mission Directorate. NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, styret Kepler-missionsudvikling. Ball Aerospace &Technologies Corp. driver flyvesystemet med støtte fra Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado i Boulder.

Goddard leder Swift-missionen i samarbejde med Pennsylvania State University i University Park, Los Alamos National Laboratory i New Mexico og Orbital Sciences Corp. i Dulles, Virginia. Andre partnere omfatter University of Leicester og Mullard Space Science Laboratory i Storbritannien, Brera Observatory og den italienske rumfartsorganisation i Italien, med yderligere samarbejdspartnere i Tyskland og Japan.