ALMA vender tilbage til boomerangtågen:Ledsagerstjerne giver en kølig kraft til det koldeste objekt i universet

En gammel, Den røde kæmpestjerne i en kold død har frembragt det koldeste kendte objekt i kosmos - Boomerang-tågen. Hvordan denne stjerne var i stand til at skabe et miljø, der var slående koldere end den naturlige baggrundstemperatur i det dybe rum, har været et overbevisende mysterium i mere end to årtier.

Svaret, ifølge astronomer, der bruger Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), kan være, at en lille følgesvend stjerne er styrtet ind i hjertet af den røde kæmpe, udstøder det meste af den større stjerne som en ultrakold udstrømning af gas og støv.

Denne udstrømning udvider sig så hurtigt - omkring 10 gange hurtigere end en enkelt stjerne kunne producere alene - at dens temperatur er faldet til mindre end en halv grad Kelvin (minus 458,5 grader Fahrenheit). Nul grader Kelvin er kendt som det absolutte nul, det punkt, hvor al termodynamisk bevægelse stopper.

ALMA-observationerne gjorde det muligt for forskerne at opklare dette mysterium ved at give de første præcise beregninger af tågens udstrækning, alder, masse, og kinetisk energi.

"Disse nye data viser os, at det meste af stjernehylsteret fra den massive røde kæmpestjerne er blevet sprængt ud i rummet med hastigheder langt ud over en enkelts evner. rød kæmpe stjerne, " sagde Raghvendra Sahai, en astronom ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og hovedforfatter på et papir, der vises i Astrofysisk tidsskrift . "Den eneste måde at udstøde så meget masse og ved så ekstreme hastigheder er fra tyngdekraften fra to interagerende stjerner, hvilket ville forklare de forvirrende egenskaber ved den ultrakolde udstrømning." Sådanne nære ledsagere kan være ansvarlige for den tidlige og voldsomme død af de fleste stjerner i universet, Sahai bemærkede.

"Boomerangens ekstreme egenskaber udfordrer de konventionelle ideer om sådanne interaktioner og giver os en af ​​de bedste muligheder for at teste fysikken i binære systemer, der indeholder en kæmpe stjerne, tilføjer Wouter Vlemmings, en astronom ved Chalmers Tekniska Högskola i Sverige og medforfatter på undersøgelsen.

Boomerang-tågen ligger omkring 5, 000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Centaurus. Den røde kæmpestjerne i dens centrum forventes at skrumpe og blive varmere, i sidste ende ioniserer gassen omkring det for at producere en planetarisk tåge. Planetariske tåger er blændende objekter, der skabes, når stjerner som vores sol (eller et par gange større) afgiver deres ydre lag som en ekspanderende skal nær slutningen af ​​deres kernefusionsdrevne liv. Boomerang-tågen repræsenterer de meget tidlige stadier af denne proces, en såkaldt præplanetarisk tåge.

Da Boomerang-tågen først blev observeret i 1995, astronomer bemærkede, at den absorberede lyset fra den kosmiske mikrobølgebaggrund, som er reststrålingen fra Big Bang. Denne stråling giver rummets naturlige baggrundstemperatur - kun 2,725 grader over det absolutte nulpunkt. For at Boomerang-tågen skal absorbere den stråling, det måtte være endnu koldere end denne dvælende, svag energi, der konstant har været afkølet i mere end 13 milliarder år.

De nye ALMA-observationer producerede også et stemningsfuldt billede af denne præplanetariske tåge, viser et timeglasformet udløb inde i et nogenlunde rundt ultrakoldt udløb. Timeglasudstrømningen strækker sig mere end tre billioner kilometer fra ende til anden (ca. 21, 000 gange afstanden fra Solen til Jorden), og er resultatet af en jet, der bliver affyret af den centrale stjerne, fejer de indre områder af den ultrakolde udstrømning op som en sneplov.

Den ultrakolde udstrømning er mere end 10 gange større. Rejser mere end 150 kilometer i sekundet, det tog materiale ved sine ydre kanter ca. 3, 500 år at nå disse ekstreme afstande, efter at den først blev slynget ud af den døende stjerne.

Disse forhold, imidlertid, vil ikke vare længe. Selv nu, Boomerang-tågen bliver langsomt opvarmet.

"Vi ser dette bemærkelsesværdige objekt på en meget speciel, meget kortvarig periode af sit liv, " bemærkede Lars-Åke Nyman, en astronom ved Joint ALMA Observatory i Santiago, Chile, og medforfatter på papiret. "Det er muligt, at disse superkosmiske frysere er ret almindelige i universet, men de kan kun opretholde så ekstreme temperaturer i relativt kort tid."