Astronomer blæst væk af historisk stjerneskud

Forestil dig at rejse til Månen på kun 20 sekunder! Det er, hvor hurtigt materiale fra et 170 år gammelt stjerneudbrud susede væk fra det ustabile, eruptiv, og ekstremt massiv stjerne Eta Carinae.

Astronomer konkluderer, at dette er den hurtigste udslyngede gas, der nogensinde er målt fra et stjerneudbrud, der ikke resulterede i fuldstændig tilintetgørelse af stjernen.

Sprængningen, fra den mest lysende stjerne, man kender i vores galakse, frigjorde næsten lige så meget energi som en typisk supernovaeksplosion, der ville have efterladt et stjernelign. Imidlertid, i dette tilfælde forblev et dobbeltstjernesystem og spillede en afgørende rolle under de omstændigheder, der førte til den kolossale eksplosion.

I løbet af de sidste syv år har et hold af astronomer ledet af Nathan Smith, fra University of Arizona, og Armin Rest, fra Space Telescope Science Institute, bestemte omfanget af denne ekstreme stjerneeksplosion ved at observere lysekkoer fra Eta Carinae og dens omgivelser.

Lysekkoer opstår, når lyset fra stærkt, kortvarige begivenheder reflekteres af støvskyer, som fungerer som fjerne spejle, der omdirigerer lys i vores retning. Som et lydekko, det ankommende signal fra det reflekterede lys har en tidsforsinkelse efter den oprindelige hændelse på grund af lysets endelige hastighed. I tilfælde af Eta Carinae, den lyse begivenhed var et større udbrud af stjernen, der udstødte en enorm mængde masse tilbage i midten af ​​1800-tallet under det, der er kendt som "Det store udbrud". Det forsinkede signal fra disse lysekkoer gjorde det muligt for astronomer at afkode lyset fra udbruddet med moderne astronomiske teleskoper og instrumenter, selvom det oprindelige udbrud blev set fra Jorden tilbage i midten af ​​1800-tallet. Det var en tid før moderne værktøjer som den astronomiske spektrograf blev opfundet.

"Et let ekko er det næstbedste ved tidsrejser, " sagde Smith. "Det er derfor lysekkoer er så smukke. De giver os en chance for at opklare mysterierne bag et sjældent stjerneudbrud, der blev set for 170 år siden, men ved hjælp af vores moderne teleskoper og kameraer. Vi kan også sammenligne den information om selve begivenheden med den 170 år gamle resttåge, der blev kastet ud. Dette var en gigantisk stjerneeksplosion fra en meget sjælden monsterstjerne, som ikke er sket siden i vores Mælkevejsgalakse."

Det store udbrud forfremmede midlertidigt Eta Carinae til den næstklareste stjerne, der er synlig på vores nattehimmel, enormt overstrålende energiproduktionen hver anden stjerne i Mælkevejen, hvorefter stjernen forsvandt fra synlighed med det blotte øje. Udbruddet udstødte materiale (ca. 10 gange mere end vores sols masse), der også dannede den lysende glødende gassky kendt som Homunculus. Denne håndvægtformede rest er synlig omkring stjernen fra et stort stjernedannende område. Den eruptive rest kan endda ses i små amatørteleskoper fra Jordens sydlige halvkugle og ækvatoriale områder, men ses bedst på billeder taget med Hubble-rumteleskopet.

Holdet brugte instrumenter på det 8 meter lange Gemini South teleskop, Cerro Tololo Inter-American Observatory 4-meter Blanco teleskop, og Magellan-teleskopet ved Las Campanas-observatoriet for at afkode lyset fra disse lysekkoer og for at forstå ekspansionshastighederne i den historiske eksplosion. "Gemini-spektroskopi hjalp med at fastlægge de hidtil usete hastigheder, vi observerede i denne gas, som klokket ind på mellem omkring 10, 000 til 20, 000 kilometer i sekundet, "ifølge Rest. Forskergruppen, Gemini Observatory, og Blanco-teleskopet er alle støttet af U.S. National Science Foundation (NSF).

"Vi ser disse virkelig høje hastigheder hele tiden i supernovaeksplosioner, hvor stjernen er udslettet." Smith bemærker. Imidlertid, i dette tilfælde overlevede stjernen, og forklarede, at det førte forskerne ind på nyt territorium. "Noget må have dumpet en masse energi i stjernen på kort tid, " sagde Smith. Materialet udvist af Eta Carinae rejser op til 20 gange hurtigere end forventet for typiske vinde fra en massiv stjerne, så ifølge Smith og hans samarbejdspartnere, at få hjælp fra to partnerstjerner kan forklare den ekstreme udstrømning.

Forskerne foreslår, at den mest ligetil måde til samtidig at forklare en lang række observerede fakta omkring udbruddet og det resterende stjernesystem, der ses i dag, er med en vekselvirkning mellem tre stjerner, herunder en dramatisk begivenhed, hvor to af de tre stjerner smeltede sammen til én monsterstjerne. Hvis det er tilfældet, så må det nuværende binære system være startet som et tredobbelt system, hvor en af ​​de to stjerner var den, der slugte sin søskende.

"At forstå dynamikken og miljøet omkring de største stjerner i vores galakse er et af de vanskeligste områder inden for astronomi, "sagde Richard Green, Direktør for afdelingen for astronomiske videnskaber ved NSF, det store finansieringsbureau for Gemini. "Meget massive stjerner lever korte liv sammenlignet med stjerner som vores sol, men ikke desto mindre er det statistisk usandsynligt at fange en ved et stort evolutionært trin. Det er derfor en sag som Eta Carinae er så kritisk, og hvorfor NSF støtter denne form for forskning."

Chris Smith, Missionschef ved AURA-observatoriet i Chile og også en del af forskerholdet tilføjer et historisk perspektiv. "Jeg er begejstret for, at vi kan se lette ekkoer fra en begivenhed, som John Herschel observerede i midten af ​​1800 -tallet fra Sydafrika, " sagde han. "Nu, over 150 år senere kan vi se tilbage i tiden, takket være disse lette ekkoer, og afsløre hemmelighederne ved denne supernova wannabe ved hjælp af den moderne instrumentering på Tvillingerne til at analysere lyset på måder, Hershel ikke engang kunne have forestillet sig! "

Eta Carinae er en ustabil type stjerne kendt som en lysende blå variabel (LBV), ligger omkring 7, 500 lysår fra Jorden i en ung stjernedannende tåge fundet i den sydlige konstellation Carinae. Stjernen er en af ​​de iboende klareste i vores galakse og skinner omkring fem millioner gange stærkere end vores sol med en masse omkring hundrede gange større. Stjerner som Eta Carinae har de største massetabsrater før de gennemgår supernovaeksplosioner, men mængden af ​​masse, der blev fordrevet i Eta Carinaes store udbrud fra det 19. århundrede, overstiger alle andre kendte.

Eta Carinae vil sandsynligvis gennemgå en sand supernovaeksplosion engang inden for de næste halve millioner år højst, men muligvis meget før. Nogle typer supernovaer er blevet set at opleve eruptive eksplosioner som Eta Carinae i kun få år eller årtier før deres endelige eksplosion, så nogle astronomer spekulerer i, at Eta Carinae måske blæser før end senere.

Gemini-observationerne brugte Gemini Multi-Object Spectrograph på Gemini South-teleskopet i Chile og brugte en kraftfuld teknik kaldet Nod and Shuffle, der muliggør stærkt forbedrede spektroskopiske målinger af ekstremt svage kilder ved at reducere de forurenende virkninger af nattehimlen. De nye resultater præsenteres i to artikler godkendt til offentliggørelse i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .