Πέμπτη, 11 Οκτωβρίου 2012

Αναπάντεχη σπειροειδής δομή παρατηρήθηκε από το ALMA. Νέες παρατηρήσεις αποκαλύπτουν τα μυστικά ενός άστρου που πεθαίνει



 Ομάδα αστρονόμων, χρησιμοποιώντας την συστοιχία ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ανακάλυψε μια εντελώς απροσδόκητη σπειροειδή δομή γύρω από το γηραιό άστρο R Sculptoris, την πρώτη που ανακαλύπτεται μαζί με ένα εξώτερο σφαιρικό κέλυφος γύρω από έναν ερυθρό γίγαντα. Και είναι η πρώτη φορά που λαμβάνεται τρισδιάστατη πληροφορία για μια τέτοια δομή. Το παράξενο σχήμα πιθανώς δημιουργήθηκε από ένα κρυφό αστέρι - συνοδό του κόκκινου γίγαντα. Η εργασία είναι ένα από τα πρώτα πρώιμα επιστημονικά αποτέλεσμα του ALMA και θα δημοσιευθεί στο περιοδικό Nature.

 Η ομάδα χρησιμοποιώντας την συστοιχία ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο στο χιλιοστομετρικό και υποχιλιοστομετρικό τμήμα του φάσματος, ανακάλυψε μια απροσδόκητη σπειροειδή δομή στο αέριο γύρω από το ερυθρό άστρο R Sculptoris [1][2][3]. Αυτό σημαίνει ότι πιθανώς υπάρχει ένας, αόρατος μέχρι τώρα, συνοδός αστέρας [4]. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν έκπληκτοι ότι πολύ περισσότερο υλικό από ό, τι αναμενόταν έχει εκτιναχθεί από τον ερυθρό γίγαντα.

 “Έχουμε παρατηρήσει κελύφη γύρω από τέτοια άστρα στο παρελθόν, αλλά πρώτη φορά βλέπουμε σπειροειδή μορφή στο υλικό που αποβάλλεται από το άστρο μαζί με το περιβάλλον κέλυφος”, δηλώνει ο επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας Matthias Maercker.

 Επειδή αποβάλλουν μεγάλες ποσότητες υλικού, οι κόκκινοι γίγαντες όπως ο R Sculptoris, συνεισφέρουν σημαντικά στην ποσότητα σκόνης και αερίων που παρέχουν το μεγαλύτερο μέρος των πρώτων υλών για τον σχηματισμό μελλοντικών γενιών άστρων, πλανητικών συστημάτων και στη συνέχεια ζωής.

 Ακόμη και στην φάση της Πρόωρης Επιστήμης (Early Science phase), κατά την οποία έγιναν οι παρατηρήσεις, το ALMA ξεπέρασε κατά πολύ άλλα αστεροσκοπεία στο υποχιλιοστομετρικό τμήμα του φάσματος. Προηγούμενες παρατηρήσεις έδειξαν καθαρά το σφαιρικό κέλυφος γύρω από το R Sculptoris, αλλά δεν διέκριναν την σπειροειδή δομή ούτε τον συνοδό αστέρα.

 “Όταν παρατηρήσαμε το άστρο με το ALMA, ούτε οι μισές κεραίες δεν ήταν εγκατεστημένες. Είναι πραγματικά συναρπαστικό να φανταστεί κανείς τις δυνατότητες της πλήρους συστοιχίας του ALMA όταν ολοκληρωθεί το 2013” προσθέτει ο Wouter Vlemmings.

 Γηραιά άστρα με μάζα οκταπλάσια του Ήλιου, γίνονται κόκκινοι γίγαντες και χάνουν μεγάλο μέρος της μάζας τους μέσω πυκνού αστρικού ανέμου. Κατά την διάρκεια του σταδίου του κόκκινου γίγαντα, τα αστέρια επίσης υφίστανται περιοδικά θερμικούς παλμούς, σύντομες φάσεις εκρηκτικής καύσης ηλίου σε ένα κέλυφος γύρω από τον αστρικό πυρήνα. Ο θερμικός παλμός έχει σαν αποτέλεσμα την αποβολή υλικού από την επιφάνεια του άστρου με πολύ μεγαλύτερο ρυθμό, σχηματίζοντας έτσι το κέλυφος σκόνης και αερίου γύρω από το άστρο. Μετά τον θερμικό παλμό η απώλεια μάζας πέφτει στα κανονικά επίπεδα.

 Οι θερμικοί παλμοί συμβαίνουν περίπου κάθε 10.000 έως 50.000 έτη και διαρκούν μερικές εκατοντάδες χρόνια μόνο. Οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι ένας θερμικός παλμός συνέβη στο R Sculptoris πριν 1.800 χρόνια και διήρκεσε για περίπου 200 χρόνια. Ο συνοδός αστέρας είναι υπεύθυνος για το σπειροειδές σχήμα του αστρικού ανέμου του άστρου.

 “Εκμεταλλευόμενοι την ισχύ του ALMA, κατανοούμε πολύ καλύτερα τι συνέβη στο άστρο πριν, κατά την διάρκεια και μετά τον θερμικό παλμό, μελετώντας την διαμόρφωση του κελύφους και της σπειροειδούς δομής”, δηλώνει ο Maercker. “Περιμέναμε από το ALMA να μας δώσει μια νέα οπτική του Σύμπαντος, αλλά το να ανακαλύπτουμε νέα πράγματα στις πρώτες παρατηρήσεις είναι συναρπαστικό”.

 Για να περιγράψουν την παρατηρούμενη δομή γύρω από το R Sculptoris, οι αστρονόμοι πραγματοποίησαν υπολογιστικές προσομοιώσεις της εξέλιξης ενός διπλού αστρικού συστήματος [5] μέσω μοντέλων τα οποία ταιριάζουν πολύ καλά με τα αποτελέσματα.

 “Είναι πραγματική πρόκληση να περιγραφούν θεωρητικά όλες οι παρατηρούμενες λεπτομέρειες από το ALMA, αλλά τα υπολογιστικά μοντέλα δείχνουν ότι είμαστε στον σωστό δρόμο. Το ALMA μας δίνει μια νέα εικόνα του τι συμβαίνει σε αυτά τα άστρα και του τι μπορεί να συμβεί στον Ήλιο σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια” δηλώνει ο Shazrene Mohamed.

 ¨Στο άμεσο μέλλον, παρατηρήσεις με το ALMA άστρων όπως το R Sculptoris, θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε πως έφθασαν στη Γη τα συστατικά από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι. Μπορούν, επίσης, να μας δώσουν μιαν ιδέα για το τι μέλλον επιφυλάσσεται στο δικό μας αστέρι” καταλήγει ο Matthias Maercker.


Μια τρισδιάτατη τομή γύρω από το R Sculptoris
Loading player...

 Σημειώσεις

 [1] Το R Sculptoris ανήκει στον ασυμπτωτικό κλάδο γιγάντων (asymptotic giant branch, AGB). Πρόκειται για άστρα με μάζα ανάμεσα σε 0.8 και 8 ηλιακές μάζες στα τελευταία στάδια της ζωής τους. Είναι ψυχροί ερυθροί γίγαντες με μεγάλη απώλεια μάζας μέσω των δυνατών αστρικών ανέμων και είναι συνήθως μεταβλητοί μεγάλης περιόδου.
Αποτελούνται από έναν μικρό πυρήνα άνθρακα και οξυγόνου που περιβάλλεται από ένα κέλυφος καύσης υδρογόνου και ηλίου και από ένα τεράστιο περίβλημα μεταφοράς θερμότητας. Ο Ήλιος θα εξελιχθεί σε ένα τέτοιο άστρο.

 [2] Το αποβαλλόμενο κέλυφος που σχηματίζεται γύρω από τέτοια άστρα αποτελείται από αέρια και κόκκους σκόνης. Οι κόκκοι σκόνης μπορούν να παρατηρηθούν μέσω της θερμικής εκπομπής που εκτείνεται από το άπω υπέρυθρο έως το χιλιοστομετρικό τμήμα του φάσματος. Στα χιλιοστομετρικά μήκη κύματος, εκπομπές από το μόριο του μονοξειδίου του άνθρακα, επιτρέπουν στους αστρονόμους την υψηλής ανάλυσης χαρτογράφηση των εκπομπών αερίων των ισχυρών αστρικών ανέμων των γιγάντων του ασυμπτωτικού κλάδου.
Οι παρατηρήσεις αυτές χαρτογραφούν επίσης την κατανομή αερίων γύρω από αυτά τα αντικείμενα. Η υψηλή ευαισθησία του ALMA καθιστά δυνατή την άμεση απεικόνιση των περιοχών συμπύκνωσης της σκόνης και της δομής του υλικού γύρω από άστρα του ασυμπτωτικού κλάδου, επιτυγχάνοντας ανάλυση μικρότερη του 0.1 δευτερολέπτου της μοίρας.

 [3] Μια παρόμοια σπείρα χωρίς όμως το περιβάλλον κέλυφος παρατηρήθηκε σε εικόνες του άστρου LL Pegasiαπό το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Εδώ όμως δεν μπόρεσε να γίνει τρισδιάστατη ανάλυση της δομής. Οι παρατηρήσεις του Hubble ανιχνεύουν την σκόνη και του ALMA τις μοριακές εκπομπές.

 [4] Αφανείς συνοδοί αστέρες προτάθηκαν ως εξήγηση των παράξενων σχημάτων σε αντικείμενα όπως τα πλανητικά νεφελώματα. Μετά την φάση ασυμπτωτικού κλάδου γιγάντων (AGB), τα μεσαίου και χαμηλού μεγέθους άστρα (0.8 έως 8 ηλιακές μάζες) θα τελειώσουν την ζωή τους σαν πλανητικά νεφελώματα, τα ακτινοβόλα απομεινάρια του αστρικού περιβλήματος αερίων που εκτινάχθηκε κατά την φάση AGB και ιονίζεται από την υπεριώδη ακτινοβολία του κεντρικού άστρου.
Πολλά πλανητικά νεφελώματα έχουν εξαιρετικά πολύπλοκες και ποικίλες μορφολογίες για τις οποίες ίσως να ευθύνονται διπλά κεντρικά άστρα, αστρικοί δίσκοι και μαγνητικά πεδία.

 [5] Το σύστημα του μοντέλου αποτελείται από ένα κύριο άστρο AGB κατά την διάρκεια ενός θερμικού παλμού και από ένα μικρό άστρο - συνοδό. Η απόστασή τους είναι 60 αστρονομικές μονάδες και η συνολική μάζα του συστήματος είναι δυο ηλιακές μάζες. Η τροχιακή περίοδος είναι 350 χρόνια.
Περισσότερες πληροφορίες

 Το 2012 συμπληρώνονται 50 χρόνια από την ίδρυση του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου. Το ESO, (European Southern Observatory - Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο), αποτελεί τον κορυφαίο διακρατικό ερευνητικό οργανισμό για την αστρονομία στην Ευρώπη, και το πλέον παραγωγικό αστρονομικό παρατηρητήριο στον κόσμο.
 Το ESO διαθέτει τις εξελιγμένες ερευνητικές εγκαταστάσεις του στους αστρονόμους. Υποστηρίζεται από 15 χώρες, την Αυστρία, το Βέλγιο, τη Βραζιλία, τη Γαλλία, τη Γερμανία, τη Δανία, την Ελβετία, το Ηνωμένο Βασίλειο, την Ισπανία, την Ιταλία, την Ολλανδία, τη Πορτογαλία, τη Σουηδία, τη Τσεχία και τη Φινλανδία.
 Το ESO ακολoυθεί ένα φιλόδοξο πρόγραμμα σχεδίασης, κατασκευής και λειτουργίας ισχυρών επίγειων εγκαταστάσεων αστρονομικής παρατήρησης, παρέχοντας στους αστρονόμους τα τεχνικά μέσα για την πραγματοποίηση σημαντικών επιστημονικών ανακαλύψεων.
 Το ESO συμβάλλει επίσης στην προώθηση και τον συντονισμό της συνεργασίας στην αστρονομική έρευνα. Το ESO διαθέτει τρεις εγκαταστάσεις παρατηρήσεων, κορυφαίες σε παγκόσμιο επίπεδο, στη Χιλή, στις περιοχές La Silla, Paranal και Chajnantor.
 Στο Paranal βρίσκεται το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο, VLT, το πλέον προηγμένο παγκοσμίως αστρονομικό παρατηρητήριο στο ορατό τμήμα του φάσματος, και δύο τηλεσκόπια επισκοπήσεων: το VISTA το οποίο παρατηρεί στο υπέρυθρο και αποτελεί το μεγαλύτερο επίγειο τηλεσκόπιο επισκοπήσεων και το τηλεσκόπιο επισκοπήσεων VLT το οποίο είναι το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο που έχει σχεδιαστεί για τέτοιες παρατηρήσεις στο οπτικό μέρος του φάσματος.
 Το ESO είναι ο Ευρωπαϊκός εταίρος στο επαναστατικό τηλεσκόπιο ALMA, το μεγαλύτερο έργο αστρονομικής παρατήρησης στο κόσμο. Το ESO σχεδιάζει την κατασκευή του διαμέτρου 40 μέτρων European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, γνωστού ως E-ELT, το οποίο θα αποτελέσει το “μεγαλύτερο μάτι της ανθρωπότητας προς τον ουρανό”.


Επιμέλεια: Όμιλος Φίλων Αστρονομίας

Πηγή: ESO

www.ofa.gr

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου