Źródło zdjęcia: ESO
Astronomowie z Europejskim Obserwatorium Południowym odkryli gwiazdę, która jest wyjątkowo płaska Wszystkie obracające się obiekty w kosmosie są spłaszczone z powodu ich obrotu; nawet nasza Ziemia jest o 21 kilometrów szersza na równiku, niż na biegunie. Ale ta nowa gwiazda, zwana Achernar, jest o 50% szersza na równiku niż na biegunach. Oczywiście wiruje szybko, ale jego kształt nie pasuje do aktualnych modeli astrofizyki. Powinna tracić masę w kosmos w tempie, w jakim się zbliża. Czas na nowe modele.
W pierwszym przybliżeniu planety i gwiazdy są okrągłe. Pomyśl o Ziemi, na której żyjemy. Pomyśl o Słońcu, najbliższej gwieździe i o tym, jak wygląda na niebie.
Ale jeśli się nad tym zastanowisz, zdasz sobie sprawę, że to nie do końca prawda. Z powodu codziennego obrotu Ziemia stała jest lekko spłaszczona („spłaszczona”) - jej promień równikowy jest o około 21 km (0,3%) większy niż biegunowy. Gwiazdy to ogromne sfery gazowe, a niektóre z nich obracają się dość szybko, znacznie szybciej niż Ziemia. To oczywiście spowodowałoby spłaszczenie takich gwiazd. Ale jak płaskie?
Ostatnie obserwacje z interferometrem VLT (VLTI) w Obserwatorium Paranal ESO pozwoliły grupie astronomów [1] uzyskać jak najbardziej szczegółowy widok ogólnego kształtu szybko wirującej gorącej gwiazdy Achernar (Alpha Eridani), najjaśniejszy w południowej konstelacji Eridanus (The River).
Odkryli, że Achernar jest znacznie bardziej płaski niż się spodziewano - jego promień równikowy jest o ponad 50% większy niż promień polarny! Innymi słowy, gwiazda ta ma kształt bardzo podobny do znanej zabawki typu spinning, tak popularnej wśród małych dzieci.
Wysoki stopień spłaszczenia zmierzony dla Achernara - pierwszy w astrofizyce obserwacyjnej - stanowi obecnie bezprecedensowe wyzwanie dla astrofizyki teoretycznej. Tego efektu nie można odtworzyć za pomocą popularnych modeli wnętrz gwiezdnych, chyba że zostaną uwzględnione pewne zjawiska, np. krążenie południkowe na powierzchni („strumienie północ-południe”) i nierównomierny obrót na różnych głębokościach wewnątrz gwiazdy.
Jak pokazuje ten przykład, techniki interferometryczne ostatecznie dostarczą bardzo szczegółowych informacji na temat kształtów, warunków powierzchni i struktury wewnętrznej gwiazd.
Obserwacje VLTI Achernar
Obserwacje testowe z interferometrem VLT (VLTI) w Obserwatorium Paranal przebiegają dobrze [2], a astronomowie zaczęli wykorzystywać wiele z tych pierwszych pomiarów do celów naukowych.
Jeden spektakularny wynik, właśnie ogłoszony, oparty jest na serii obserwacji jasnej, południowej gwiazdy Achernar (Alpha Eridani; nazwa pochodzi od „Al Ahir al Nahr” = „Koniec rzeki”), przeprowadzonej między wrześniem 11 i 12 listopada 2002 r. Do tych obserwacji wykorzystano również dwa 40-centymetrowe teleskopy testowe siderostat, które posłużyły do uzyskania „pierwszego światła” za pomocą interferometru VLT w marcu 2001 r. Zostały one umieszczone w wybranych miejscach na platformie obserwacyjnej VLT u góry Paranal, aby zapewnić konfigurację „w kształcie krzyża” z dwiema „liniami bazowymi” odpowiednio 66 mi 140 m przy 90? kąt, por. Zdjęcie PR 15a / 03.
W regularnych odstępach czasu dwa małe teleskopy były skierowane w stronę Achernar, a dwie wiązki światła były skierowane na wspólne ogniskowanie w instrumencie testowym VINCI w centralnie położonym laboratorium interferometrycznym VLT. Ze względu na obrót Ziemi podczas obserwacji możliwe było zmierzenie wielkości kątowej gwiazdy (widzianej na niebie) w różnych kierunkach.
Profil Achernara
Pierwsza próba zmierzenia deformacji geometrycznej szybko obracającej się gwiazdy została przeprowadzona w 1974 roku za pomocą interferometru narrabriskiego (Australia) na jasnej gwiazdy Altair przez brytyjskiego astronoma Hanbury Browna. Jednak z powodu ograniczeń technicznych obserwacje te nie były w stanie zdecydować między różnymi modelami tej gwiazdy. Niedawno Gerard T. Van Belle i współpracownicy zaobserwowali Altaira za pomocą Palomar Testbed Interferometer (PTI), mierząc jego pozorny stosunek osiowy jako 1,140? 0,029 i nałożenie pewnych ograniczeń na relację między prędkością obrotu a nachyleniem gwiazdy.
Achernar jest gwiazdą gorącego typu B, o masie 6 razy większej niż Słońce. Temperatura powierzchni wynosi około 20 000 ° C i znajduje się w odległości 145 lat świetlnych.
Pozorny profil Achernar (zdjęcie PR 15b / 03), oparty na około 20 000 interferogramów VLTI (w paśmie K przy długości fali 2,2 um) z całkowitym czasem integracji ponad 20 godzin, wskazuje na zaskakująco wysoki stosunek osiowy 1,56? 0,05 [3]. Jest to oczywiście wynik szybkiej rotacji Achernara.
Teoretyczne implikacje obserwacji VLTI
Rozmiar kątowy profilu eliptycznego Achernara, jak wskazano na zdjęciu PR 15b / 03, wynosi 0,00253? 0,00006 arcsec (oś główna) i 0,00162? 0,00001 arcsec (oś pomocnicza) [4], odpowiednio. We wskazanej odległości odpowiednie promienie gwiezdne są równe 12,0? 0,4 i 7,7? 0,2 promienia słonecznego lub odpowiednio 8,4 i 5,4 mln km. Pierwsza wartość jest miarą promienia równikowego gwiazdy. Druga to górna wartość promienia biegunowego - w zależności od nachylenia osi biegunowej gwiazdy do linii widzenia może być jeszcze mniejsza.
Wskazany stosunek między promieniami równikowymi i biegunowymi Achernar stanowi bezprecedensowe wyzwanie dla teoretycznej astrofizyki, w szczególności w odniesieniu do utraty masy z powierzchni wzmocnionej przez szybki obrót (efekt odśrodkowy), a także rozkład wewnętrznego momentu pędu (prędkość obrotu w różne głębokości).
Astronomowie dochodzą do wniosku, że Achernar musi albo obracać się szybciej (a zatem bliżej prędkości „krytycznej” (rozpadu) około 300 km / s) niż to, co pokazują obserwacje widmowe (około 225 km / s od poszerzenia spektrum linii) lub musi naruszać obrót ciała sztywnego.
Obserwowane spłaszczenie nie może być odtworzone przez „model Roche'a”, który zakłada obrót ciała stałego i koncentrację masy w centrum gwiazdy. Awaria tego modelu jest jeszcze bardziej widoczna, jeśli weźmie się pod uwagę tak zwany efekt „przyciemnienia grawitacyjnego” - jest to nierównomierny rozkład temperatury na powierzchni, który z pewnością występuje na Achernar pod tak silnym odkształceniem geometrycznym.
Perspektywy
Ten nowy pomiar stanowi doskonały przykład tego, co jest możliwe z interferometrem VLT już na tym etapie wdrażania. To dobrze wróży przyszłym projektom badawczym w tym obiekcie.
Dzięki technice interferometrycznej otwierają się nowe pola badawcze, które ostatecznie dostarczą znacznie bardziej szczegółowych informacji na temat kształtów, warunków powierzchni i struktury wewnętrznej gwiazd. A w niezbyt odległej przyszłości będzie możliwe wytwarzanie interferometrycznych obrazów dysków Achernar i innych gwiazd.
Oryginalne źródło: ESO News Release
