Astronomer afslører nye spor til stjernen, der ikke ville dø

Hvad sker der, når en stjerne opfører sig som om den eksploderede, men det er der stadig?

For cirka 170 år siden, astronomer oplevede et stort udbrud af Eta Carinae, en af ​​de klareste kendte stjerner i Mælkevejen. Eksplosionen frigjorde næsten lige så meget energi som en standard -supernovaeksplosion.

Alligevel overlevede Eta Carinae.

En forklaring på udbruddet har unddraget sig astrofysikere. De kan ikke tage en tidsmaskine tilbage til midten af ​​1800-tallet for at observere udbruddet med moderne teknologi.

Imidlertid, astronomer kan bruge naturens egen "tidsmaskine, "takket være det faktum, at lys bevæger sig med en begrænset hastighed gennem rummet. I stedet for at gå direkte mod Jorden, noget af lyset fra udbruddet genopstod eller "ekko" fra interstellært støv, og ankommer lige nu til Jorden. Denne effekt kaldes et lysekko. Lyset opfører sig som et postkort, der gik tabt i posten og først ankommer 170 år senere.

Ved at udføre moderne astronomisk retsmedicin for det forsinkede lys med jordbaserede teleskoper, astronomer afslørede en overraskelse. De nye målinger af udbruddet fra 1840'erne afslører materiale, der ekspanderer med rekordhastigheder op til 20 gange hurtigere end astronomerne forventede. De observerede hastigheder ligner mere det hurtigste materiale, der sprunges ud af eksplosionsbølgen i en supernovaeksplosion, frem for den relativt langsomme og blide vind, der forventes fra massive stjerner, inden de dør.

Baseret på disse data, forskere antyder, at udbruddet kan have været udløst af et langvarigt stjernekamp mellem tre larmende søskende stjerner, som ødelagde en stjerne og efterlod de to andre i et binært system. Denne slagsmål kan have kulmineret med en voldsom eksplosion, da Eta Carinae opslugte den ene af sine to ledsagere, skyder mere end 10 gange massen af ​​vores sol ud i rummet. Den udstødte masse skabte gigantiske bipolare lapper, der lignede håndvægtformen, der ses i nutidens billeder.

Resultaterne er rapporteret i et par papirer af et team ledet af Nathan Smith fra University of Arizona i Tucson, Arizona, og Armin Resten af ​​Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland.

Lysekoerne blev opdaget i billeder med synligt lys, der er opnået siden 2003 med teleskoper af moderat størrelse ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. Ved hjælp af større teleskoper ved Magellan Observatory og Gemini South Observatory, begge også placeret i Chile, holdet brugte derefter spektroskopi til at dissekere lyset, giver dem mulighed for at måle theejectas ekspansionshastigheder. De klokket materiale, der lynede med mere end 20 millioner miles i timen (hurtigt nok til at rejse fra Jorden til Pluto på få dage).

Observationerne giver nye spor til mysteriet omkring den titaniske kramper, der, dengang, gjorde Eta Carinae til den næststørste natstjerne set på himlen fra Jorden mellem 1837 og 1858. Dataene tyder på, hvordan den kan være blevet den mest lysende og massive stjerne i Mælkevejen.

"Vi ser disse virkelig høje hastigheder i en stjerne, der synes at have haft en kraftig eksplosion, men på en eller anden måde overlevede stjernen, "Forklarede Smith." Den nemmeste måde at gøre dette på er med en stødbølge, der forlader stjernen og fremskynder materiale til meget høje hastigheder. "

Massive stjerner møder normalt deres sidste død i støddrevne begivenheder, når deres kerner falder sammen for at danne en neutronstjerne eller et sort hul. Astronomer ser dette fænomen i supernovaeksplosioner, hvor stjernen er udslettet. Så hvordan får du en stjerne til at eksplodere med en chokdreven begivenhed, men er det ikke nok at blæse sig selv fuldstændig fra hinanden? En eller anden voldelig begivenhed må have dumpet den helt rigtige mængde energi på stjernen, får det til at skubbe sine ydre lag ud. Men energien var ikke nok til helt at udslette stjernen.

En mulighed for netop en sådan begivenhed er en fusion mellem to stjerner, men det har været svært at finde et scenario, der kunne fungere og matche alle data om Eta Carinae.

Forskerne antyder, at den mest ligefremme måde at forklare en lang række observerede fakta omkring udbruddet er med en vekselvirkning mellem tre stjerner, hvor genstandene udveksler masse.

Hvis det er tilfældet, så må det nuværende resterende binære system være startet som et tredobbelt system. "Grunden til, at vi foreslår, at medlemmer af et vanvittigt tredobbelt system interagerer med hinanden, er, fordi det er den bedste forklaring på, hvordan nutidens ledsager hurtigt mistede sine ydre lag før sin mere massive søskende, "Sagde Smith.

I teamets foreslåede scenario, to heftige stjerner kredser tæt, og en tredje ledsager kredser længere væk. Når de mest massive af de tætte binære stjerner nærmer sig slutningen af ​​sit liv, det begynder at ekspandere og smider det meste af sit materiale på sit lidt mindre søskende.

Søskende har nu fyldt op til omkring 100 gange massen af ​​vores sol og er ekstremt lys. Donorstjernen, nu kun omkring 30 solmasser, er blevet frataget sine brintlag, afslører sin varme heliumkerne.

Hot helium -kernestjerner er kendt for at repræsentere et fremskredent stadie af evolution i massiv stjerners liv. "Fra stjernens udvikling, der er en ret fast forståelse for, at mere massive stjerner lever deres liv hurtigere og mindre massive stjerner har længere levetid, "Resten forklaret." Så den varme ledsagerstjerne ser ud til at være længere fremme i sin udvikling, selvom den nu er en meget mindre massiv stjerne end den, den kredser om. Det giver ikke mening uden masseoverførsel. "

Masseoverførslen ændrer systemets tyngdebalance, og heliumkernestjernen bevæger sig længere væk fra sin monstersøskende. Stjernen rejser så langt væk, at den gravitationsmæssigt interagerer med den yderste tredje stjerne, sparker den indad. Efter at have lavet et par tætte afleveringer, stjernen fusionerer med sin sværvægtspartner, producerer en udstrømning af materiale.

I fusionens indledende faser, ejecta er tæt og ekspanderer relativt langsomt, efterhånden som de to stjerner spiral tættere og tættere. Senere, en eksplosiv begivenhed opstår, når de to indre stjerner endelig slutter sig til hinanden, sprængning af materiale, der bevæger sig 100 gange hurtigere. Dette materiale indhenter til sidst den langsomme ejecta og vædder i den som en sneplov, varme materialet op og få det til at lyse. Dette glødende materiale er lyskilden til det vigtigste historiske udbrud set af astronomer for halvandet århundrede siden.

I mellemtiden, den mindre heliumkernestjerne sætter sig i en elliptisk bane, passerer gennem kæmpestjernens ydre lag hvert 5,5 år. Denne interaktion genererer røntgenstrålende stødbølger.

En bedre forståelse af fysikken i Eta Carinaes udbrud kan hjælpe med at kaste lys over de komplicerede interaktioner mellem binære og flere stjerner, som er kritiske for at forstå udviklingen og døden af ​​massive stjerner.

Eta Carinae -systemet har 7, 500 lysår væk inde i Carina-stjernetågen, et stort stjernedannende område set på den sydlige himmel.

Teamet offentliggjorde sine resultater i to papirer, som vises online 2. august i The Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .