2012.10.16. - Gyönyörű spirális struktúrát találtak egy vörös óriás körül

Az ALMA antennarendszer mérései alapján meglepő spirális szerkezet rajzolódik ki az R Sculptoris jelű vörös óriás körüli gázban. A furcsa struktúrát valószínűleg egy nem látható kísérőcsillag hatása alakította ki.

Egy Matthias Maercker (ESO / Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn) által vezetett kutatócsoport az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszer segítségével meglepő spirális struktúrát fedezett fel az R Sculptoris katalógusjelű vörös óriás csillag körül, melyet valószínűleg egy nem látható kísérőcsillag hatása hozott létre. A mérések alapján sikerült a spirális szerkezetet három dimenzióban is rekonstruálni, illetve az is kiderült, hogy a vörös óriásról sokkal több anyag távozott már el, mint amennyi a modellek alapján várható. Hasonló spirális szerkezetet már a Hubble Űrteleszkóp is detektált, mégpedig az LL Pegasi körül, az R Scl esetében azonban egy fényes külső héj is megfigyelhető, míg az LL Peg körül nincs ilyen és a Hubble port detektáló méréseiből a térbeli szerkezet sem rekonstruálható, az ALMA molekuláris emissziót detektáló megfigyeléseiből azonban igen.

Az R Sculptoris vörös óriás körüli gázburok ALMA-észlelések alapján rekonstruált három dimenziós modelljének metszetén jól látszik az anyag korábban nem tapasztalt spirális szerkezete és a fényes külső gyűrű. A szokatlan struktúra kialakulásának oka valószínűleg egy láthatatlan kísérő hatása. A globálisan nagyjából gömbszimmetrikus burok belső szerkezetét jól érzékelteti a metszeteit bemutató animáció, illetve a burok numerikus szimulációjának eredményét demonstráló hasonló videó.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)]

Az R Sculptoris az AGB (asymptotic giant branch, aszimptotikus óriáság) csillagok képviselője. Ezek a 0,8 és 8 naptömeg közötti kezdeti tömeggel rendelkező objektumok már életük utolsó szakaszában járnak, hideg vörös óriások, melyeket nagy, csillagszél formájában történő tömegvesztés jellemez és általában hosszú periódusú változók. A viszonylag kicsi, főleg szénből és oxigénből álló magjukat egy héliumot és egy hidrogént égető héj veszi körül, majd hatalmas konvektív burok következik. (Élete vége felé Napunk is ilyen csillag lesz.) A vörös óriás fázis alatt többször is bekövetkeznek rövid héliumégető szakaszok, ún. termális pulzusok a mag körüli héjban, melyek következtében hirtelen nagyon sok anyag dobódik le a külső részekről, ami aztán egy hatalmas por- és gázburokká formálódik a csillag körül. A pulzus után a tömegvesztési ráta visszaáll a normál ütemre. A termális pulzusok 10-50 ezer évenként következnek be és csak néhány száz évig tartanak. Az új észlelések szerint az R Scl mintegy 1800 évvel ezelőtt ment át utoljára ilyen folyamaton, ami körülbelül 200 évig tartott. A hozzá hasonló vörös óriások által kifújt por és gáz az egyik legnagyobb hozzájáruló komponens a következő csillaggenerációk és bolygórendszerek anyagához.

A burokban található porrészecskék a távoli infravöröstől a milliméteres hullámhosszakig terjedő tartományokban jelentkező termális emissziójuk alapján detektálhatók. A CO molekula szintén milliméteres emissziójának segítségével az AGB csillagok erős csillagszelének nagyfelbontású térképe is elkészíthető, illetve felrajzolható az objektumok körüli gáz eloszlása is. Bár az ALMA antennáinak még csak a fele működik, a már most minden korábbi szubmilliméteres észlelést messze felülmúló rendkívüli érzékenysége lehetővé teszi a direkt, 0,1 ívmásodpercnél kisebb részleteket is feltáró képalkotást a por kondenzációs zónájáról és a csillag körüli anyag szerkezetéről.

A spirális szerkezet magyarázatára a kutatók numerikus szimulációkat is végeztek, melyek során egy 350 nap keringési periódusú kettős rendszer fejlődését követték nyomon, aminek egyik komponense egy termális pulzuson átmenő AGB csillag volt. A törpe kísérő szeparációját 60 csillagászati egységnek, a rendszer teljes tömegét pedig két naptömegnek választották. A modell által szolgáltatott kép nagyon jól reprodukálta az ALMA-val detektált spirálszerkezetet.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2012. október 11-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1239 - Science Release