ESO - лого на Европейската южна обсерватория.

25 ноември 2015 г.

Гигантска звезда, уловена в отслабване

звезда

Екип от астрономи, използващи много големия телескоп на ESO (VLT), засне най-подробните изображения на хипергигантската звезда VY Canis Majoris. Тези наблюдения показват как неочаквано големият размер на частиците прах, заобикалящи звездата, й позволяват да загуби огромно количество маса, когато започне да умира. Този процес, разбран за първи път сега, е необходим, за да се подготвят такива гигантски звезди за среща с експлозивни гибели като свръхнови.

VY Canis Majoris е звезден голиат, червен хипергигант, една от най-големите известни звезди в Млечния път. Това е 30–40 пъти масата на Слънцето и 300 000 пъти по-светлината. В сегашното си състояние звездата ще обхване орбитата на Юпитер, като се е разширила неимоверно, докато навлиза в последните етапи от живота си.

Новите наблюдения на звездата използваха инструмента SPHERE на VLT. Адаптивната оптична система на този инструмент коригира изображенията в по-висока степен от по-ранните адаптивни оптични системи. Това позволява да се виждат детайли много близки до ярки източници на светлина [1]. SPHERE ясно разкри как блестящата светлина на VY Canis Majoris осветява облаци от материал, който го заобикаля.

И използвайки режима на ZIMPOL на SPHERE, екипът не само може да надникне по-дълбоко в сърцето на този облак от газ и прах около звездата, но също така може да види как звездната светлина е разпръсната и поляризирана от околния материал. Тези измервания бяха ключови за откриването на неуловимите свойства на праха.

Внимателният анализ на резултатите от поляризацията разкрива, че тези зърна прах са сравнително големи частици с диаметър 0,5 микрометра, които може да изглеждат малки, но зърната с този размер са около 50 пъти по-големи от праха, който обикновено се намира в междузвездното пространство.

По време на своето разширяване масивните звезди изхвърлят големи количества материал - всяка година VY Canis Majoris вижда 30 пъти масата на Земята, изхвърлена от повърхността си под формата на прах и газ. Този облак материал се изтласква навън, преди звездата да избухне, в този момент част от праха се унищожава, а останалата част се изхвърля в междузвездното пространство. След това този материал се използва, заедно с по-тежките елементи, създадени по време на експлозията на свръхнова, от следващото поколение звезди, които могат да използват материала за планети.

Досега оставаше загадъчно как материалът в горните атмосфери на тези гигантски звезди се изтласква в космоса, преди гостоприемникът да избухне. Най-вероятният двигател винаги е изглеждал радиационното налягане, силата, която упражнява звездната светлина. Тъй като това налягане е много слабо, процесът разчита на големи зърна прах, за да се осигури достатъчно широка повърхност, за да има осезаем ефект [2].

„Масивните звезди живеят кратък живот“, казва водещият автор на статията Питър Шиклуна от Института по астрономия и астрофизика „Академия Синика“, Тайван. „Когато наближат последните си дни, те губят много маса. В миналото можехме само да теоретизираме как се е случило това. Но сега, с новите данни от СФЕРА, открихме големи зърна прах около този хипергигант. Те са достатъчно големи, за да бъдат отблъснати от интензивното радиационно налягане на звездата, което обяснява бързата загуба на масата на звездата. "

Големите зърна прах, наблюдавани толкова близо до звездата, означават, че облакът може ефективно да разсейва видимата светлина на звездата и да бъде изтласкан от радиационното налягане от звездата. Размерът на праховите зърна също означава, че голяма част от него вероятно ще оцелее от радиацията, произведена от неизбежната драматична смърт на VY Canis Majoris като свръхнова [3]. След това този прах допринася за заобикалящата ги междузвездна среда, захранвайки бъдещите поколения звезди и ги насърчавайки да образуват планети.

[1] SPHERE/ZIMPOL използва екстремна адаптивна оптика за създаване на дифракционни изображения, които се доближават много по-близо от предишните адаптивни оптични инструменти до постигане на теоретичната граница на телескопа, ако нямаше атмосфера. Екстремната адаптивна оптика също позволява много по-слаби обекти да се виждат много близо до ярка звезда.

Изображенията в новото проучване също се правят във видима светлина - по-къси дължини на вълните от близкия инфрачервен режим, където са били извършвани повечето по-ранни изображения с адаптивна оптика. Тези два фактора водят до значително по-остри изображения от предишните VLT изображения. Още по-висока пространствена разделителна способност е постигната с VLTI, но интерферометърът не създава изображения директно.

[2] Праховите частици трябва да са достатъчно големи, за да гарантират, че светлината на звездата може да я избута, но не толкова големи, че просто да потъне. Твърде малък и звездната светлина ефективно би преминала през праха; твърде голям и прахът би бил твърде тежък за натискане. Прахът, който екипът наблюдаваше за VY Canis Majoris, беше точно с правилния размер, за да бъде изтласкан най-ефективно навън от звездната светлина.

[3] Експлозията скоро ще бъде по астрономически стандарти, но няма причина за тревога, тъй като това драматично събитие не е вероятно от стотици хиляди години. Ще бъде грандиозно, както се вижда от Земята - може би толкова ярко, колкото Луната, но не и опасност за живота тук.

Повече информация:

Това изследване е представено в статия, озаглавена „Големи прахови зърна във вятъра на VY Canis Majoris“, от П. Scicluna и сътр., Която ще бъде публикувана в списание Astronomy & Astrophysics.

Екипът е съставен от P. Scicluna (Институт по астрономия и астрофизика Academia Sinica, Тайван), R. Siebenmorgen (ESO, Garching, Германия), J. Blommaert (Vrije Universiteit, Брюксел, Белгия), M. Kasper (ESO, Garching, Германия), Н. В. Вощинников (Санкт Петербургски университет, Санкт Петербург, Русия), Р. Весон (ЕСО, Сантяго, Чили) и С. Волф (Килски университет, Кил, Германия).