Źródło zdjęcia: NRAO
Astronomowie korzystający z radioteleskopu Very Large Array (VLA) National Science Foundation korzystają z niepowtarzalnej okazji, by zobaczyć, jak stara gwiazda nagle wraca do nowej aktywności po zakończeniu normalnego życia. Ich zaskakujące wyniki zmusiły ich do zmiany poglądów na temat tego, w jaki sposób tak stara, biała karła gwiazda może ponownie zapalić swój piec nuklearny w celu uzyskania ostatniego wybuchu energii.
Symulacje komputerowe przewidywały szereg zdarzeń, które nastąpiłyby po takim ponownym zapłonie reakcji syntezy jądrowej, ale gwiazda nie postępowała zgodnie ze scenariuszem - zdarzenia poruszały się 100 razy szybciej niż przewidywane symulacje.
„Opracowaliśmy teraz nowy teoretyczny model działania tego procesu, a obserwacje VLA dostarczyły pierwszych dowodów potwierdzających nasz nowy model” - powiedział Albert Zijlstra z University of Manchester w Wielkiej Brytanii. Zijlstra i jego koledzy zaprezentowali swoje odkrycia w numerze czasopisma Science z 8 kwietnia.
Astronomowie badali gwiazdę znaną jako V4334 Sgr, w gwiazdozbiorze Strzelca. Jest lepiej znany jako „Obiekt Sakurai”, po japońskim astronomie amatorskim, Yukio Sakurai, który odkrył go 20 lutego 1996 roku, kiedy nagle nabrał nowego blasku. Początkowo astronomowie sądzili, że wybuch był powszechną eksplozją nowej, ale dalsze badania wykazały, że Obiekt Sakurai nie był powszechny.
Gwiazda to stary biały karzeł, któremu zabrakło paliwa wodorowego do reakcji syntezy jądrowej w jego jądrze. Astronomowie uważają, że niektóre takie gwiazdy mogą ulec ostatecznemu wybuchowi fuzji w skorupie helu otaczającej jądro cięższych jąder, takich jak węgiel i tlen. Wybuch Obiektu Sakurai to jednak pierwszy taki wybuch w czasach współczesnych. Wybuchy gwiezdne obserwowane w 1670 i 1918 roku mogły być spowodowane tym samym zjawiskiem.
Astronomowie oczekują, że Słońce stanie się białym karłem za około pięć miliardów lat. Biały karzeł to gęsty rdzeń pozostawiony po zakończeniu normalnego życia opartego na fuzji. Łyżeczka białego karła ważyłaby około 10 ton. Białe karły mogą mieć masę nawet 1,4 razy większą niż Słońce; większe gwiazdy zapadają się pod koniec życia w jeszcze gęstsze gwiazdy neutronowe lub czarne dziury.
Symulacje komputerowe wykazały, że konwekcja wywołana ciepłem (lub „wrzenie”) doprowadziłaby wodór z zewnętrznej powłoki gwiazdy do skorupy helu, powodując krótki błysk nowej fuzji jądrowej. Spowodowałoby to nagły wzrost jasności. Oryginalne modele komputerowe sugerowały sekwencję obserwowalnych zdarzeń, które miałyby miejsce przez kilkaset lat.
„Obiekt Sakurai przeszedł pierwsze fazy tej sekwencji w ciągu zaledwie kilku lat - 100 razy szybciej niż się spodziewaliśmy - więc musieliśmy zmienić nasze modele”, powiedział Zijlstra.
Zmienione modele przewidywały, że gwiazda powinna szybko się rozgrzać i zacząć jonizować gazy w otaczającym ją regionie. „To właśnie widzimy w naszych najnowszych obserwacjach VLA”, powiedział Zijlstra.
„Ważne jest, aby zrozumieć ten proces. Obiekt Sakurai wyrzucił dużą ilość węgla z wewnętrznego rdzenia do przestrzeni, zarówno w postaci ziaren gazu, jak i pyłu. Dotrą one do obszarów kosmicznych, w których tworzą się nowe gwiazdy, a ziarna pyłu mogą zostać włączone w nowe planety. Niektóre ziarna węgla znalezione w meteorycie wykazują proporcje izotopów identyczne z tymi znalezionymi w obiekcie Sakurai i uważamy, że mogły pochodzić z takiego zdarzenia. Nasze wyniki sugerują, że to źródło węgla kosmicznego może być o wiele ważniejsze, niż wcześniej podejrzewaliśmy ”, dodał Zijlstra.
Naukowcy nadal obserwują Obiekt Sakurai, aby skorzystać z rzadkiej okazji, aby dowiedzieć się o procesie ponownego zapłonu. W tym miesiącu dokonują nowych obserwacji VLA. Ich nowe modele przewidują, że gwiazda nagrzeje się bardzo szybko, a następnie powoli ostygnie, ochładzając się z powrotem do swojej obecnej temperatury około 2200 roku. Myślą, że będzie jeszcze jeden odcinek ponownego nagrzewania, zanim zacznie się ostateczne chłodzenie do gwiezdnego żużla.
Zijlstra współpracował z Marcinem Hajdukiem z University of Manchester i Nikolaus Copernicus University, Toruń, Polska; Falk Herwig z Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof z Queen's University w Belfaście i Królewskie Obserwatorium Belgii; Florian Kerber z Europejskiego Obserwatorium Południowego w Niemczech; Stefan Kimeswenger z Uniwersytetu w Innsbrucku, Austria; Don Pollacco z Queen's University w Belfaście; Aneurin Evans z Keele University w Staffordshire, Wielka Brytania; Jose Lopez z National Autonomous University of Mexico w Ensenada; Myfanwy Bryce z Jodrell Bank Observatory w Wielkiej Brytanii; Stewart P.S. Oczy University of Central Lancashire w Wielkiej Brytanii; i Mikako Matsuura z University of Manchester.
National Radio Astronomy Observatory to placówka National Science Foundation, obsługiwana na podstawie umowy o współpracy przez Associated Universities, Inc.
Oryginalne źródło: NRAO News Release
