ALMA får øje på en gammel stjerne, der metamorfoserer

Et internationalt hold af astronomer, der brugte Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) fangede det øjeblik, hvor en gammel stjerne først begynder at ændre sit miljø. Stjernen har udstødt højhastigheds bipolære gasstråler, som nu kolliderer med det omgivende materiale; den observerede jets alder vurderes til at være mindre end 60 år. Disse er nøgletræk til at forstå, hvordan de komplekse former af planetariske tåger dannes.

Sollignende stjerner udvikler sig til opblæste røde kæmper i den sidste fase af deres liv. Derefter, stjernen udstøder gas for at danne en rest kaldet en planetarisk tåge. Der er en bred variation i formerne af planetariske tåger; nogle er sfæriske, men andre er bipolære eller viser komplicerede strukturer. Astronomer er interesserede i oprindelsen af ​​denne sort, men det tykke støv og gas, som en gammel stjerne udstøder, skjuler systemet og gør det vanskeligt at undersøge processens indre funktioner.

For at løse dette problem, et hold af astronomer ledet af Daniel Tafoya på Chalmers University of Technology, Sverige, pegede ALMA på W43A, et gammelt stjernesystem i stjernebilledet Aquila, Ørnen.

Takket være ALMAs høje opløsning, holdet fik et meget detaljeret billede af rummet omkring W43A. "De mest bemærkelsesværdige strukturer er dens små bipolære jetfly, " siger Tafoya, hovedforfatteren af ​​forskningspapiret udgivet af Astrofysiske tidsskriftsbreve . Holdet fandt ud af, at hastigheden af ​​jetflyene er så høj som 175 km i sekundet, hvilket er meget højere end tidligere skøn. Baseret på denne hastighed og størrelsen af ​​jetflyene, holdet beregnede alderen på jetflyene til at være mindre end en menneskelig levetid.

"I betragtning af jetflyenes ungdom sammenlignet med en stjernes samlede levetid, det er sikkert at sige, at vi er vidne til det 'præcise øjeblik', hvor jetflyene lige er begyndt at skubbe gennem den omgivende gas, " forklarer Tafoya. "Når jetflyene skærer gennem det omgivende materiale om omkring 60 år, en enkelt person kan se udviklingen i deres liv."

Faktisk, ALMA-billedet kortlægger tydeligt fordelingen af ​​støvede skyer medført af jetflyene, hvilket er et afslørende bevis på, at det påvirker omgivelserne.

Holdet antager, at denne indblanding er nøglen til at danne en bipolar-formet planetarisk tåge. I deres scenarie, den gamle stjerne udstøder oprindeligt gas sfærisk, og stjernens kerne mister sin konvolut. Hvis stjernen har en ledsager, gas fra ledsageren strømmer ind i kernen af ​​den døende stjerne, og en del af denne nye gas danner strålerne. Derfor, hvorvidt den gamle stjerne har en ledsager eller ej, er en vigtig faktor for at bestemme strukturen af ​​den resulterende planetariske tåge.

"W43A er et af de ejendommelige såkaldte "vandfontæner"-objekter, " siger Hiroshi Imai ved Kagoshima University, Japan, et medlem af teamet. "Nogle gamle stjerner viser karakteristiske radioemissioner fra vandmolekyler. Vi antager, at pletter af disse vandemissioner indikerer grænsefladeområdet mellem strålerne og det omgivende materiale. Vi kaldte dem "vandfontæner, "og det kunne være et tegn på, at den centrale kilde er et binaritetssystem, der lancerer et nyt jetfly."

"Der er kun 15 'vandfontæne'-objekter identificeret til dato, på trods af, at mere end 100 milliarder stjerner er inkluderet i vores Mælkevejsgalakse, " forklarer José Francisco Gómez ved Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spanien. "Det skyldes sandsynligvis, at jetflyenes levetid er ret kort, så vi er meget heldige at se så sjældne genstande."

Disse observationsresultater blev præsenteret i D. Tafoya et al. "Former konvolutten af ​​den asymptotiske gigantiske grenstjerne W43A med en kollimeret hurtig jet" udgivet af Astrofysiske tidsskriftsbreve den 13. februar, 2020.