Jak wszystko we Wszechświecie, gwiazdy się starzeją. W tym późnym okresie ich gwiezdnego życia około 30% czerwonych olbrzymów o małej masie wykazuje dziwną zmienność ich jasności, która pozostaje niewyjaśniona do dziś. Nowe badanie tego rodzaju czerwonych olbrzymów wyklucza większość obecnych wyjaśnień, co wymaga znalezienia nowej teorii dotyczącej ich zachowania.
Czerwone olbrzymy są etapem w późniejszej części życia gwiazdy podobnej do Słońca, kiedy wyczerpuje się większość paliwa zasilającego syntezę jądrową w jądrze gwiazdy. Wynikający z tego brak ciśnienia światła wypychającego siłę grawitacji powoduje, że gwiazda zapada się na sobie. Gdy to nastąpi załamanie jednak, że nagrzewa się powłokę wodoru wokół rdzenia na tyle, aby fuzji reignite, powodując zwiększać w fuzji jądrowej, która powoduje, że gwiazda staje się większa z powodu zwiększonego ciśnienia światła. Może to spowodować, że gwiazda stanie się 1000 do 10 000 razy jaśniejsza.
Zmienność strumienia świetlnego czerwonych olbrzymów jest naturalna - pęcznieją i kurczą się w spójny wzór, co daje jaśniejsze i ciemniejsze strumienie światła. Istnieje jednak różnica w jasności mniej więcej jednej trzeciej do połowy tych gwiazd, która występuje w dłuższych okresach czasu, w melodii nawet pięciu lat.
Nazywany długim wtórnym okresem (LSP), zmieniająca się jasność gwiazdy zachodzi w dłuższych skalach czasowych niż pulsacja w krótszym okresie. Ta długookresowa zmiana jasności pozostaje niewyjaśniona.
Nowe szczegółowe badanie 58 zmiennych czerwonych olbrzymów w Wielkim Obłoku Magellana przez Petera Wooda i Christine Nicholls, zarówno z Research School of Astronomy, jak i Astrophysics z Australian National University, pokazuje, że proponowane wyjaśnienia tej tajemniczej zmienności nie są mierzone właściwości gwiazd. Nicholls i Wood wykorzystali spektrograf FLAMES / GIRAFFE w Very Large Telescope ESO i połączyli informacje z danymi z innych teleskopów, takich jak Spitzer Space Telescope.
Istnieją dwa wiodące wyjaśnienia tego zjawiska: obecność obiektu towarzyszącego czerwonym gigantom, które krążą w taki sposób, aby zmienić ich jasność, lub obecność obłoków pyłu okołoziemskiego, który w jakiś sposób blokuje światło pochodzące z gwiazdy w naszym kierunku w skali okresowej.
Binarny towarzysz gwiazd zmieniłby swoją orbitę w taki sposób, aby zbliżyli się i oddalili od punktu obserwacyjnego Ziemi, a jeśli towarzysz przejdzie przed gwiazdą, również przyciemni światło płynące z czerwonego olbrzyma. W przypadku binarnego towarzysza widma zmiany jasności wśród wszystkich tych gwiazd jest stosunkowo podobne, co oznacza, że dla tego wyjaśnienia do pracy, wszystkie czerwone olbrzymy wykazujących zmianę LSP musiałby mieć towarzysza o podobnym rozmiarze , około 0,09 masy Słońca. Ten scenariusz byłby niezwykle mało prawdopodobny, biorąc pod uwagę dużą liczbę gwiazd wykazujących tę zmienność jasności.
Skutkiem obłoku pyłu okołogwiazdowego może być możliwe wytłumaczenie. Chmura pyłu gwiezdnego, która zasłania światło gwiazdy raz na orbitę, przyciemniłaby swoje światło na tyle, aby wyjaśnić to zjawisko. Obecność takiej chmury pyłu zostałaby ujawniona przez nadmiar światła pochodzącego z gwiazdy w spektrum średniej podczerwieni. Pył pochłania światło z gwiazdy i ponownie emituje je w postaci światła w obszarze środkowej podczerwieni widma.
Obserwacje gwiazd LSP pokazują sygnaturę w środkowej podczerwieni, która jest charakterystycznym znakiem kurzu, ale korelacja między nimi nie oznacza, że pył powoduje zmiany jasności. Możliwe, że pył jest produktem ubocznym wyrzuconej masy z samej gwiazdy, której podstawową przyczyną może być zmiana jasności.
Niezależnie od przyczyny oscylacji jasności u tych czerwonych olbrzymów, powoduje to, że wyrzucają one masę w dużych skupiskach lub w postaci rozszerzającego się dysku. Oczywiście konieczne będą dalsze obserwacje, aby ustalić przyczynę tego zjawiska.
Wyniki obserwacji poczynionych przez Nichollsa i Wooda zostały opublikowane w The Astrophysical Journal. Dwa artykuły opisujące ich odkrycia są dostępne na arXiv, tutaj i tutaj.
Źródło: ESO, artykuły Arxiv
