Pył jest wszędzie w kosmosie, ale wszechobecne rzeczy to jedna rzecz, o której astronomowie niewiele wiedzą. „Nie tylko nie wiemy, co to jest, ale nie wiemy, gdzie się go produkuje ani jak trafia w kosmos” - powiedział Donald York, profesor z University of Chicago. Ale teraz York i grupa współpracowników zaobserwowali układ podwójnej gwiazdy HD 44179, który może tworzyć fontannę pyłu. Odkrycie ma szerokie implikacje, ponieważ pył jest kluczowy dla teorii naukowych o tym, jak powstają gwiazdy.
Układ podwójnej gwiazdy znajduje się w tym, co astronomowie nazywają Czerwonym Prostokątem, mgławicą pełną gazu i pyłu, położoną około 2300 lat świetlnych od Ziemi.
Jedną z podwójnych gwiazd jest post asymptotyczna gwiazda gigantyczna (post-AGB), rodzaj gwiazd astronomów uważanych za prawdopodobne źródło pyłu. Gwiazdy te, w przeciwieństwie do Słońca, spaliły już cały wodór w swoich rdzeniach i zapadły się, spalając nowe paliwo, hel.
Podczas przejścia między spalaniem wodoru i helu, które ma miejsce przez dziesiątki tysięcy lat, gwiazdy te tracą zewnętrzną warstwę atmosfery. W tej warstwie chłodzącej może tworzyć się pył, którego ciśnienie promieniowania pochodzące z wnętrza gwiazdy wypycha pył z gwiazdy wraz z dużą ilością gazu.
W systemach podwójnych gwiazd dysk z gwiazdy post-AGB może tworzyć się wokół drugiej mniejszej, wolniej rozwijającej się gwiazdy. „Gdy dyski powstają w astronomii, często tworzą dżety, które wydmuchują część materiału z oryginalnego układu, rozprowadzając go w przestrzeni kosmicznej” - wyjaśnił York.
„Jeśli chmura gazu i pyłu zapada się pod wpływem własnej grawitacji, natychmiast staje się cieplejsza i zaczyna odparowywać”, powiedział York. Coś, być może pył, musi natychmiast ochłodzić chmurę, aby nie mogła się ponownie ogrzać.
Gigantyczna gwiazda siedząca w Czerwonym Prostokącie należy do tych, które są zdecydowanie zbyt gorące, aby umożliwić kondensację pyłu w ich atmosferach. A jednak otacza go gigantyczny pierścień zapylonego gazu.
Zespół Witt przeprowadził około 15 godzin obserwacji podwójnej gwiazdy w ciągu siedmiu lat za pomocą 3,5-metrowego teleskopu w Obserwatorium Apache Point w Nowym Meksyku. „Nasze obserwacje wykazały, że najprawdopodobniej interakcja grawitacyjna lub pływowa między naszą gigantyczną gwiazdą Czerwonego Prostokąta a bliską słońcem gwiazdą towarzyszącą powoduje, że materiał opuszcza otoczkę giganta” - powiedział współpracownik Adolph Witt z University of Toledo.
Część tego materiału kończy się w krążku gromadzącego się pyłu otaczającego tę mniejszą gwiazdę towarzyszącą. Stopniowo, w ciągu około 500 lat, materiał spiralnie przechodzi w mniejszą gwiazdę.
Tuż przed tym zdarzeniem mniejsza gwiazda wyrzuca niewielką część nagromadzonej materii w przeciwnych kierunkach przez dwa strumienie gazowe, zwane „dżipami dwubiegunowymi”.
Inne ilości materii wyciągnięte z otoczki giganta kończą się na dysku, który omija obie gwiazdy, gdzie się ochładza. „Ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo, nikiel, krzem, wapń i węgiel kondensują w stałe ziarna, które widzimy jako pył międzygwiezdny, gdy opuszczą układ” - wyjaśnił Witt.
Wytwarzanie pyłu kosmicznego wymknęło się wykryciu teleskopowemu, ponieważ trwa on może około 10 000 lat - krótki okres w życiu gwiazdy. Astronomowie zaobserwowali inne obiekty podobne do Czerwonego Prostokąta w sąsiedztwie Drogi Mlecznej na Ziemi. Sugeruje to, że proces, który zaobserwował zespół Witt, jest dość powszechny, gdy patrzy się na nią przez cały okres istnienia galaktyki.
„Procesy bardzo podobne do tego, co obserwujemy w mgławicy Czerwonego Prostokąta, zdarzały się może setki milionów razy od czasu powstania Drogi Mlecznej” - powiedział Witt, który połączył siły z długoletnimi przyjaciółmi w Chicago.
Zespół postanowił osiągnąć stosunkowo skromny cel: znaleźć źródło promieniowania dalekiego ultrafioletu w Czerwonym Prostokącie. Czerwony prostokąt wyświetla kilka zjawisk, które wymagają promieniowania ultrafioletowego jako źródła zasilania. „Problem polega na tym, że bardzo świecąca centralna gwiazda w Czerwonym Prostokącie nie jest wystarczająco gorąca, aby wytworzyć wymagane promieniowanie UV” - powiedział Witt, więc wraz z kolegami postanowił to znaleźć.
Okazało się, że żadna gwiazda w układzie podwójnym nie jest źródłem promieniowania UV, ale raczej gorący wewnętrzny obszar dysku wirujący wokół wtórnego, który osiąga temperatury blisko 20 000 stopni. Ich obserwacje, powiedział Witt, „były znacznie bardziej produktywne, niż moglibyśmy sobie wyobrazić w naszych najdzikszych snach”.
Źródło: University of Chicago
