Źródło zdjęcia: Hubble
Nowe badania z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wskazują, że większość dużych umierających gwiazd Wolfa-Rayata ma w pobliżu mniejszą gwiazdę towarzyszącą. Gwiazdy Wolfa-Rayata zaczynają się co najmniej 20 razy od masy Słońca, trwają zaledwie kilka milionów lat, a następnie eksplodują jako supernowe. Uważa się teraz, że te gwiazdy i ich towarzysze przenoszą masę, krążąc wokół siebie.
Większość masywnych i błyszczących, ale umierających gwiazd „Wolf-Rayet” ma towarzystwo - mniejszą gwiazdę towarzyszącą krążącą w pobliżu, zgodnie z nowymi obserwacjami z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Wynik pomoże astronomom zrozumieć, w jaki sposób ewoluują największe gwiazdy we Wszechświecie. Może także rozwiązać tajemnicę niemożliwie masywnych gwiazd i podważyć pewien rodzaj szacunkowej odległości, która wykorzystuje pozorną jasność światła gwiazd.
Gwiazdy Wolfa-Rayeta (WR) zaczynają życie jako kosmiczni tytani o masie co najmniej 20 razy większej niż Słońce. Żyją szybko i umierają, eksplodując jako supernowa i wysadzając w przestrzeń ogromne ilości ciężkich pierwiastków, aby wykorzystać je w późniejszych generacjach gwiazd i planet. „Mówię ludziom, że badam gwiazdy, które wytworzyły dużo węgla w ich ciałach i złoto w biżuterii”, mówi dr Debra Wallace z Goddard Space Flight Center NASA, Greenbelt, MD. „Zrozumienie ewolucji gwiazd Wolfa-Rayeta jest krytycznym ogniwem w łańcuchu wydarzeń, które ostatecznie doprowadziły do życia. ” Wallace jest głównym autorem artykułów na temat tych badań, które zostaną opublikowane w Astronomical Journal i Astrophysical Journal.
Zanim gwiazdy te zbliżają się do końca swojego krótkiego życia, podczas fazy „Wilka-Rayeta” łączą ciężkie pierwiastki w swoich rdzeniach w szalonej dążeniu, aby zapobiec zapadnięciu się pod ich ogromną masą. Generuje to intensywne ciepło i promieniowanie, które napędza gwałtownie, od 2,2 miliona do 5,4 miliona mil na godzinę (od 3,6 miliona do 9 milionów km / h) wiatrów gwiezdnych charakterystycznych dla gwiazd WR (zdjęcie 1). Wiatry te zrywają zewnętrzne warstwy gwiazd WR, znacznie zmniejszając ich masę i ściskając pobliskie chmury międzygwiezdne, wyzwalając ich zapadanie grawitacyjne i zapalając nową generację gwiazd.
Ponieważ odległości kosmiczne są tak duże, to, co pojawia się jako pojedyncza gwiazda, nawet oglądane przez duże teleskopy (zdjęcie 2), może w rzeczywistości być dwiema lub więcej gwiazdami krążącymi wokół siebie (zdjęcia 3 i 4). W nowych badaniach Wallace i jej zespół wykorzystali wyższą moc rozdzielczą kamery planetarnej w instrumencie Wide-Field Planetary Camera 2 na pokładzie Hubble'a, aby zidentyfikować nowe potencjalne gwiazdy towarzyszące dla 23 z 61 gwiazd WR w naszej galaktyce. Chociaż pozorne gwiazdy towarzyszące muszą zostać potwierdzone techniką analizy światła zwaną spektroskopią, zespół był konserwatywny w deklarowaniu pobliskich gwiazd towarzyszących.
„Część gwiazd Wolfa-Rayeta, które wizualnie zidentyfikowały gwiazdy towarzyszące, powiększyła się z 15 procent przed Hubble'em do 59 procent dzięki naszym obserwacjom, które obejmowały jedną czwartą znanych gwiazd WR w naszej galaktyce”, powiedział Wallace. „Nie zdziwiłbym się, gdyby przyszłe obserwacje ujawniły towarzyszy w jeszcze większym odsetku”.
Zdaniem zespołu obecność gwiazdy towarzyszącej powinna znacząco wpłynąć na ewolucję tych gwiazd. Jednym z wielu możliwych wpływów jest transfer masy. Jeśli gwiazdy zbliżą się do siebie w pewnym momencie na swoich orbitach, ich oddziaływanie grawitacyjne może spowodować, że jeden z nich przeniesie gaz na drugi, znacznie zmieniając ich masy w czasie. Ponieważ bardziej masywne gwiazdy zużywają paliwo znacznie szybciej niż mniej masywne gwiazdy, taki transfer masy może znacznie zmienić ich żywotność. Inne wpływy obejmują zmienianie orbit, prędkości obrotowe lub wskaźniki utraty masy poprzez przyciąganie ich grawitacji oraz wpływ wiatrów gwiezdnych. „Astronomowie założyli, że gwiazdy Wolfa-Rayeta były pojedyncze, próbując obliczyć ich ewolucję, ale okazuje się, że większość ma towarzystwo”, powiedział Wallace. „To tak, jakby myśleć, że życie małżeńskie będzie takie samo jak życie kawalera. Towarzysząca gwiazda musi jakoś zmienić życie tych gwiazd. ”
Ponieważ to, co jest postrzegane jako jedna gwiazda, może w rzeczywistości być dwiema, a nawet więcej, zdumiewające szacunki masy ponad sto razy większe od Słońca dla niektórych gwiazd mogą wymagać korekty w dół. „To faktycznie pomaga wyjaśnić pozorną tajemnicę, ponieważ astronomowie uważają, że istnieje granica tego, jak duża może być gwiazda”, powiedział Wallace. „Im bardziej masywna gwiazda, tym szybciej zużywa paliwo i jaśniej świeci. Powyżej około 100 mas Słońca gwiazda powinna się zasadniczo rozerwać dzięki intensywnemu promieniowaniu. ”
Wynik sprawia, że wspólna technika szacowania odległości do tych gwiazd jest bardziej niepewna. Aby uzyskać szacunkową odległość do gwiazdy, można uzyskać jej typ spektralny, analizę światła gwiazdy, która ujawnia jej unikalne cechy, takie jak odcisk palca. Dla danego typu widma znana jest średnia absolutna jasność gwiazdy (jak jasna byłaby, gdyby była w pewnej odległości - 32,6 lat świetlnych - daleko). Mierząc jego pozorną jasność (jak jasno wydaje się być w swojej rzeczywistej, ale nieznanej odległości), można następnie użyć zależności między jej pozorną i absolutną jasnością w celu ustalenia rzeczywistej odległości. Jeśli są tam naprawdę dwie (lub więcej) gwiazdy, których nie widać, gwiazda WR będzie wydawać się jaśniejsza niż powinna ze względu na swój typ widmowy i rzeczywistą odległość, powodując niedoszacowanie odległości.
Zespół obejmuje Wallace; Dr Douglas R. Gies z Wydziału Fizyki i Astronomii, Georgia State University, Atlanta, Ga .; Anthony F. J. Moffat, D? Partement de Physique, Universit? de Montr? al, Quebec, Kanada; oraz Michael M. Shara, Department of Astrophysics, American Museum of Natural History, Nowy Jork, N.Y. Badania zostały sfinansowane przez NASA.
Oryginalne źródło: NASA News Release
