R Aquarii:Ser et flygtigt stjerneforhold

I biologi, "symbiose" refererer til to organismer, der lever tæt på og interagerer med hinanden. Astronomer har længe studeret en klasse af stjerner - kaldet symbiotiske stjerner - der eksisterer side om side på lignende måde. Ved at bruge data fra NASAs Chandra X-ray Observatory og andre teleskoper, astronomer får en bedre forståelse af, hvor flygtigt dette tætte stjerneforhold kan være.

R Aquarii (R Aqr, for kort) er en af ​​de bedst kendte af de symbiotiske stjerner. Beliggende i en afstand af omkring 710 lysår fra Jorden, dens ændringer i lysstyrke blev først bemærket med det blotte øje for næsten tusind år siden. Siden da, astronomer har studeret dette objekt og fastslået, at R Aqr ikke er én stjerne, men to:en lille, tæt hvid dværg og en kølig rød, kæmpe stjerne.

Den røde kæmpestjerne har sine egne interessante egenskaber. Om milliarder af år, vores sol vil blive til en rød kæmpe, når den opbruger brintkernebrændsel i sin kerne og begynder at udvide sig og afkøle. De fleste røde kæmper er rolige og rolige, men nogle pulserer med perioder mellem 80 og 1, 000 dage som stjernen Mira og gennemgår store ændringer i lysstyrke. Denne undergruppe af røde kæmper kaldes "Mira variabler."

Den røde kæmpe i R Aqr er en Mira-variabel og gennemgår konstante ændringer i lysstyrke med en faktor på 250, mens den pulserer, i modsætning til dens hvide dværgkammerat, der ikke pulserer. Der er andre slående forskelle mellem de to stjerner. Den hvide dværg er omkring ti tusinde gange lysere end den røde kæmpe. Den hvide dværg har en overfladetemperatur på omkring 20, 000 K, mens Mira-variablen har en temperatur på omkring 3, 000 K. Desuden den hvide dværg er lidt mindre massiv end dens ledsager, men fordi den er meget mere kompakt, dens gravitationsfelt er stærkere. Tyngdekraften fra den hvide dværg trækker de ydre lag af Mira-variablen ud mod den hvide dværg og op på dens overflade.

Lejlighedsvis, nok materiale vil samle sig på overfladen af ​​den hvide dværg til at udløse termonuklear fusion af brint. Frigivelsen af ​​energi fra denne proces kan producere en nova, en asymmetrisk eksplosion, der blæser de ydre lag af stjernen af ​​med hastigheder på ti millioner miles i timen eller mere, pumpe energi og materiale ud i rummet. En ydre ring af materiale giver spor til denne historie om udbrud. Forskere tror, ​​at en nova-eksplosion i år 1073 producerede denne ring. Beviser for denne eksplosion kommer fra data fra optiske teleskoper, fra koreanske optegnelser om en "gæste"-stjerne på positionen R Aqr i 1073 og information fra Antarktiske iskerner. En indre ring blev genereret ved et udbrud i begyndelsen af ​​1770'erne. Optiske data (røde) i et nyt sammensat billede af R Aqr viser den indre ring. Den ydre ring er cirka dobbelt så bred som den indre ring, men er for svag til at være synlig på dette billede.

Siden kort efter Chandras lancering i 1999, astronomer begyndte at bruge røntgenteleskopet til at overvåge opførselen af ​​R Aqr, give dem en bedre forståelse af adfærden af ​​R Aqr i de senere år. Chandra-data (blå) i denne komposit afslører en stråle af røntgenstråler, der strækker sig til øverste venstre. Røntgenstrålerne er sandsynligvis blevet genereret af chokbølger, ligner soniske boom omkring supersoniske fly, forårsaget af strålen, der rammer omgivende materiale.

Som astronomer har lavet observationer af R Aqr med Chandra gennem årene, i 2000, 2003, og 2005, de har set ændringer i dette jetfly. Specifikt, klatter af røntgenstråling bevæger sig væk fra stjerneparret med hastigheder på omkring 1,4 millioner og 1,9 millioner miles i timen. På trods af at de rejser med en langsommere hastighed end det materiale, som novaen udstøder, jetflyene støder på lidt materiale og bremser ikke meget. På den anden side, stof fra novaen fejer meget mere materiale op og sænker farten betydeligt, forklarer, hvorfor ringene ikke er meget større end strålerne.

Ved at bruge afstanden mellem klatterne fra det binære, og antager, at hastighederne er forblevet konstante, et team af videnskabsmænd fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Cambridge, Masse, anslået, at udbrud i 1950'erne og 1980'erne producerede klatterne. Disse udbrud var mindre energiske og ikke så lyse som nova-eksplosionen i 1073.

In 2007 a team led by Joy Nichols from CfA reported the possible detection of a new jet in R Aqr using the Chandra data. This implies that another eruption occurred in the early 2000s. If these less powerful and poorly understood events repeat about every few decades, the next one is due within the next 10 years.

Some binary star systems containing white dwarfs have been observed to produce nova explosions at regular intervals. If R Aqr is one of these recurrent novas, and the spacing between the 1073 and 1773 events repeats itself, the next nova explosion should not occur again until the 2470s. During such an event the system may become several hundred times brighter, making it easily visible to the naked eye, and placing it among the several dozen brightest stars.

Close monitoring of this stellar couple will be important for trying to understand the nature of their volatile relationship.

Rodolfo ("Rudy") Montez of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge, Mass, presented these results at the 230th meeting of the American Astronomical Society in Austin, TX. His co-authors are Margarita Karovska, Joy Nichols, and Vinay Kashyap, all from CfA.