ALMA sér óvænta þyrilmyndun
Nýjar mælingar varpa ljósi á leyndardóma deyjandi stjörnu
Sævar Helgi Bragason
10. okt. 2012
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa uppgötvað óvænta þyrilmyndun í kringum rauða risastjörnu.
Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa uppgötvaði óvænta þyrilmyndun í efni sem umlykur aldna stjörnu, R Sculptoris. Þetta er í fyrsta sinn sem myndun af þessu tagi, auk ytri kúluskeljar, hefur fundist umhverfis rauða risastjörnu. Ennfremur er þetta í fyrsta sinn sem stjörnufræðingar gætu fengið þrívíðar upplýsingar um slíka þyrilmyndun. Formið sérkennilega myndaðist líklega vegna fylgistjörnu sem er á braut um rauða risann. Þetta eru meðal fyrstu vísindalegu niðurstaða frá ALMA en greint er frá þeim í tímaritinu Nature í þessari viku.
Hópur stjörnufræðinga sem notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), öflugasta millímetra/hálfsmillímetra sjónauka heims, hefur uppgötvað óvænt þyrilform í gasi í kringum rauðu risastjörnuna R Sculptoris [1][2][3]. Líklega er óséð fylgistjarna á braut um rauða risann sem orsakar formið [4]. Það kom stjörnufræðingum einnig á óvart að sjá að risastjarnan hafði varpað frá sér mun meira efni búist var við.
„Við höfum áður komið auga á efnisskeljar í kringum sömu tegund stjarna en aldrei séð efnið mynda þyril út frá stjörnunni auk skeljar í kringum hana,“ segir Matthias Maercker (ESO og Argelander Institute for Astronomy í Unversity of Bonn í Þýskalandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina.
Rauðir risar eins og R Sculptoris varpa miklu efni frá sér og leggja því sinn skerf til gassins og ryksins sem myndar hráefnið í næstu kynslóðir stjarna, sólkerfi og að lokum líf.
Þótt athuganirnar hafi aðeins verið hluti af fyrstu vísindamælingum ALMA er sjónaukinn nú þegar mun betri en allir aðrir hálfsmillímetra sjónaukar. Eldri mælingar sýndu greinilega skel í kringum R Sculptoris en hvorki þyrilformið né fylgistjarnan sáust.
„Þegar við rannsökuðum stjörnuna með ALMA var ekki einu sinni búið að setja helming loftnetanna upp. Það er því mjög gaman að velta fyrir sér hvað fullkláruð röðin verður fær um þegar smíðinni lýkur árið 2013,“ segir Wouter Vlemmings (Chalmers University of Technology í Svíþjóð), meðhöfundur greinarinnar.
Seint á ævinni verða stjörnur með allt að áttfaldan massa sólar að rauðum risum og taka þá að varpa miklu efni frá sér með öflugum stjörnuvindum. Á rauða risastiginu ganga stjörnurnar í gegnum varmapúlsa sem eru stuttar lotur sprengivirks helíumbruna í skel umhverfis kjarna stjörnunnar. Varmapúlsinn leiðir til þess að efni fýkur burt af yfirborði stjörnunnar örar en áður og leiðir til þess að stór gas- og rykskel verður til í kringum stjörnuna. Eftir púlsinn fellur massatap stjörnunnar aftur niður í eðlilegt gildi.
Varmapúlsar verða á um það bil 10.000 til 50.000 ára fresti og standa yfir í aðeins nokkur hundruð ár. Nýju mælingar ALMA á R Sculptoris sýna að í henni varð varmapúls fyrir um 1.800 árum sem stóð yfir í um 200 ár. Þyrilmynstrið má svo rekja til fylgistjörnu sem hefur mótað vindinn frá R Sculptoris.
„Greinigæði ALMA gera okkur kleift að sjá fín smáatriði í skelinni og þyrilforminu sem hjálpa okkur að skilja miklu betur hvað gerist í stjörnu fyrir, á meðan og eftir varmapúls,“ segir Maercker. „Við bjuggumst alltaf við því að ALMA gæfi okkur nýja sýn á alheiminn en að gera strax nýja uppgötvun í fyrstu mælingum er ótrúlega spennandi.“
Til að útskýra formið sem sést í kringum R Sculptoris hafa stjörnufræðingar útbúið tölvulíkön sem reikna út þróun tvístirnakerfisins [5]. Þessi líkön falla vel að mælingum ALMA.
„Það er mjög krefjandi að lýsa fræðilega öllum smáatriðunum sem við sjáum í mælingum ALMA en tölvulíkönin sýna að við erum á réttri leið. ALMA veitir okkur innsýn í það sem hendir þessar stjörnur og það sem gæti hent sólina okkar eftir nokkra milljarða ára“segir Shazrene Mohamed (South African Astronomical Observatory), meðhöfundur greinarinnar.
„Í náinni framtíð munu mælingar með ALMA á stjörnum eins og R Sculptoris hjálpa okkur að skilja hvernig frumefnin sem við erum búin til úr, bárust til staða eins og jarðar. Þær munu einnig gefa okkur vísbendingu um framtíð okkar eigin stjörnu“ segir Matthias Maercker að lokum.
Skýringar
[1] R Sculptoris er dæmi um stjörnu á láréttu risaröðinni á Hertzsprung-Russell línuritinu (Asymptotic giant branch stjarna eða AGB stjarna). Slíkar stjörnur höfðu milli 0,8 og 8 sólmassa upphafsmassa en eru á síðari stigum ævi sinna. Þær eru kaldar, rauðar risastjörnur sem tapa miklum massa með sterkum stjörnuvindum og eru venjulega langsveiflustjörnur. Í miðju þeirra er lítill kjarni úr kolefni og súrefni umlukinn helíum- og vetnisbrunaskeljum en yst er stór iðustreymishjúpur. Sólin mun að lokum þróast í AGB stjörnu.
[2] Skeljarnar sem myndast í kringum AGB stjörnur eru úr gasi og ryki. Rykagnirnar greinast af varmageislun sem nær frá fjar-innrauðu yfir í millímetra sviðið. Millímetra geislun frá kolmónoxíðssameindum gerir stjörnufræðingum kleift að gera kort í mikilli upplausn af útgeislun gassins í stjörnuvindinum sem kemur frá AGB stjörnum. Með slíkum mælingum er hægt að rekja dreifingu gassins í kringum stjörnurnar. Næmni ALMA gerir stjörnufræðingum kleift að taka myndir af svæðum þar sem ryk þéttist og uppbyggingu efnisins í kringum AGB stjörnur, í smáatriðum sem eru innan við 0,1 bogasekúnda.
[3] Svipaður þyrill en án skeljar í kring hefur sést á myndum Hubblessjónauka NASA og ESA af stjörnunni LL Pegasi. Ólíkt þessum nýju mælingum ALMA leyfðu gögn Hubbles ekki rannsóknir á þrívíðri byggingu hans. Mælingar Hubbles sýndu rykið en mælingarALMA sameindaútgeislunina.
[4] Til að útskýra sérkennileg mynstur í hringþokum, sem eru tengd fyrirbæri, hefur einnig verið stungið upp á óséðum fylgistjörnum.
[5] Kerfið sem hér er til skoðunar samanstendur af AGB stjörnu sem er að ganga í gegnum varmapúlsa og lítilli fylgistjörnu. Bilið milli stjarnanna í líkaninu er 60 stjarnfræðieiningar en heildarmassi kerfisins tveir sólmassar. Umferðartíminn er 350 ár.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá rannsókninni í greininni „Unexpectedly large mass loss during the thermal pulse cycle of the red giant star R Sculptoris“ eftir Maercker et al. sem birtist í tímaritinu Nature.
Í teyminu eru M. Maercker (ESO; Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn í Þýskalandi), S. Mohamed (Argelander Institute for Astronomy; South African Astronomical Observatory í Suður Afríku), W. H. T. Vlemmings (Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology í Onsala í Svíþjóð), S. Ramstedt (Argelander Institute), M. A. T. Groenewegen (Royal Observatory of Belgium í Brussel í Belgíu), E. Humphreys (ESO), F. Kerschbaum (Department of Astronomy, University of Vienna í Austurríki), M. Lindqvist (Onsala Space Observatory), H. Olofsson (Onsala Space Observatory), C. Paladini (Department of Astronomy, University of Vienna í Austurríki), M. Wittkowski (ESO), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory í Chile) og L. A. Nyman (Joint ALMA Observatory).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
ALMA stjörnustöðin verður vígð þann 13. mars 2013.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1239.
Tengdar myndir
Mælingar Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa leitt í ljós óvænta þyrilmyndun í efni sem umlykur öldnu stjörnuna R Sculptoris. Þessi myndun hefur aldrei sést áður og er líklega komin til af óséðri fylgistjörnu á braut um risastjörnuna. Þessi sneið í gegnum nýju gögnin frá ALMA, sýnir skelina í kringnum stjörnuna, sem sést sem ytri hringur, auk mjög greinilegrar þyrilmyndunar í innra efninu. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
ALMA sér óvænta þyrilmyndun
Nýjar mælingar varpa ljósi á leyndardóma deyjandi stjörnu
Sævar Helgi Bragason 10. okt. 2012 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa uppgötvað óvænta þyrilmyndun í kringum rauða risastjörnu.
Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa uppgötvaði óvænta þyrilmyndun í efni sem umlykur aldna stjörnu, R Sculptoris. Þetta er í fyrsta sinn sem myndun af þessu tagi, auk ytri kúluskeljar, hefur fundist umhverfis rauða risastjörnu. Ennfremur er þetta í fyrsta sinn sem stjörnufræðingar gætu fengið þrívíðar upplýsingar um slíka þyrilmyndun. Formið sérkennilega myndaðist líklega vegna fylgistjörnu sem er á braut um rauða risann. Þetta eru meðal fyrstu vísindalegu niðurstaða frá ALMA en greint er frá þeim í tímaritinu Nature í þessari viku.
Hópur stjörnufræðinga sem notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), öflugasta millímetra/hálfsmillímetra sjónauka heims, hefur uppgötvað óvænt þyrilform í gasi í kringum rauðu risastjörnuna R Sculptoris [1][2][3]. Líklega er óséð fylgistjarna á braut um rauða risann sem orsakar formið [4]. Það kom stjörnufræðingum einnig á óvart að sjá að risastjarnan hafði varpað frá sér mun meira efni búist var við.
„Við höfum áður komið auga á efnisskeljar í kringum sömu tegund stjarna en aldrei séð efnið mynda þyril út frá stjörnunni auk skeljar í kringum hana,“ segir Matthias Maercker (ESO og Argelander Institute for Astronomy í Unversity of Bonn í Þýskalandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina.
Rauðir risar eins og R Sculptoris varpa miklu efni frá sér og leggja því sinn skerf til gassins og ryksins sem myndar hráefnið í næstu kynslóðir stjarna, sólkerfi og að lokum líf.
Þótt athuganirnar hafi aðeins verið hluti af fyrstu vísindamælingum ALMA er sjónaukinn nú þegar mun betri en allir aðrir hálfsmillímetra sjónaukar. Eldri mælingar sýndu greinilega skel í kringum R Sculptoris en hvorki þyrilformið né fylgistjarnan sáust.
„Þegar við rannsökuðum stjörnuna með ALMA var ekki einu sinni búið að setja helming loftnetanna upp. Það er því mjög gaman að velta fyrir sér hvað fullkláruð röðin verður fær um þegar smíðinni lýkur árið 2013,“ segir Wouter Vlemmings (Chalmers University of Technology í Svíþjóð), meðhöfundur greinarinnar.
Seint á ævinni verða stjörnur með allt að áttfaldan massa sólar að rauðum risum og taka þá að varpa miklu efni frá sér með öflugum stjörnuvindum. Á rauða risastiginu ganga stjörnurnar í gegnum varmapúlsa sem eru stuttar lotur sprengivirks helíumbruna í skel umhverfis kjarna stjörnunnar. Varmapúlsinn leiðir til þess að efni fýkur burt af yfirborði stjörnunnar örar en áður og leiðir til þess að stór gas- og rykskel verður til í kringum stjörnuna. Eftir púlsinn fellur massatap stjörnunnar aftur niður í eðlilegt gildi.
Varmapúlsar verða á um það bil 10.000 til 50.000 ára fresti og standa yfir í aðeins nokkur hundruð ár. Nýju mælingar ALMA á R Sculptoris sýna að í henni varð varmapúls fyrir um 1.800 árum sem stóð yfir í um 200 ár. Þyrilmynstrið má svo rekja til fylgistjörnu sem hefur mótað vindinn frá R Sculptoris.
„Greinigæði ALMA gera okkur kleift að sjá fín smáatriði í skelinni og þyrilforminu sem hjálpa okkur að skilja miklu betur hvað gerist í stjörnu fyrir, á meðan og eftir varmapúls,“ segir Maercker. „Við bjuggumst alltaf við því að ALMA gæfi okkur nýja sýn á alheiminn en að gera strax nýja uppgötvun í fyrstu mælingum er ótrúlega spennandi.“
Til að útskýra formið sem sést í kringum R Sculptoris hafa stjörnufræðingar útbúið tölvulíkön sem reikna út þróun tvístirnakerfisins [5]. Þessi líkön falla vel að mælingum ALMA.
„Það er mjög krefjandi að lýsa fræðilega öllum smáatriðunum sem við sjáum í mælingum ALMA en tölvulíkönin sýna að við erum á réttri leið. ALMA veitir okkur innsýn í það sem hendir þessar stjörnur og það sem gæti hent sólina okkar eftir nokkra milljarða ára“segir Shazrene Mohamed (South African Astronomical Observatory), meðhöfundur greinarinnar.
„Í náinni framtíð munu mælingar með ALMA á stjörnum eins og R Sculptoris hjálpa okkur að skilja hvernig frumefnin sem við erum búin til úr, bárust til staða eins og jarðar. Þær munu einnig gefa okkur vísbendingu um framtíð okkar eigin stjörnu“ segir Matthias Maercker að lokum.
Skýringar
[1] R Sculptoris er dæmi um stjörnu á láréttu risaröðinni á Hertzsprung-Russell línuritinu (Asymptotic giant branch stjarna eða AGB stjarna). Slíkar stjörnur höfðu milli 0,8 og 8 sólmassa upphafsmassa en eru á síðari stigum ævi sinna. Þær eru kaldar, rauðar risastjörnur sem tapa miklum massa með sterkum stjörnuvindum og eru venjulega langsveiflustjörnur. Í miðju þeirra er lítill kjarni úr kolefni og súrefni umlukinn helíum- og vetnisbrunaskeljum en yst er stór iðustreymishjúpur. Sólin mun að lokum þróast í AGB stjörnu.
[2] Skeljarnar sem myndast í kringum AGB stjörnur eru úr gasi og ryki. Rykagnirnar greinast af varmageislun sem nær frá fjar-innrauðu yfir í millímetra sviðið. Millímetra geislun frá kolmónoxíðssameindum gerir stjörnufræðingum kleift að gera kort í mikilli upplausn af útgeislun gassins í stjörnuvindinum sem kemur frá AGB stjörnum. Með slíkum mælingum er hægt að rekja dreifingu gassins í kringum stjörnurnar. Næmni ALMA gerir stjörnufræðingum kleift að taka myndir af svæðum þar sem ryk þéttist og uppbyggingu efnisins í kringum AGB stjörnur, í smáatriðum sem eru innan við 0,1 bogasekúnda.
[3] Svipaður þyrill en án skeljar í kring hefur sést á myndum Hubblessjónauka NASA og ESA af stjörnunni LL Pegasi. Ólíkt þessum nýju mælingum ALMA leyfðu gögn Hubbles ekki rannsóknir á þrívíðri byggingu hans. Mælingar Hubbles sýndu rykið en mælingarALMA sameindaútgeislunina.
[4] Til að útskýra sérkennileg mynstur í hringþokum, sem eru tengd fyrirbæri, hefur einnig verið stungið upp á óséðum fylgistjörnum.
[5] Kerfið sem hér er til skoðunar samanstendur af AGB stjörnu sem er að ganga í gegnum varmapúlsa og lítilli fylgistjörnu. Bilið milli stjarnanna í líkaninu er 60 stjarnfræðieiningar en heildarmassi kerfisins tveir sólmassar. Umferðartíminn er 350 ár.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá rannsókninni í greininni „Unexpectedly large mass loss during the thermal pulse cycle of the red giant star R Sculptoris“ eftir Maercker et al. sem birtist í tímaritinu Nature.
Í teyminu eru M. Maercker (ESO; Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn í Þýskalandi), S. Mohamed (Argelander Institute for Astronomy; South African Astronomical Observatory í Suður Afríku), W. H. T. Vlemmings (Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology í Onsala í Svíþjóð), S. Ramstedt (Argelander Institute), M. A. T. Groenewegen (Royal Observatory of Belgium í Brussel í Belgíu), E. Humphreys (ESO), F. Kerschbaum (Department of Astronomy, University of Vienna í Austurríki), M. Lindqvist (Onsala Space Observatory), H. Olofsson (Onsala Space Observatory), C. Paladini (Department of Astronomy, University of Vienna í Austurríki), M. Wittkowski (ESO), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory í Chile) og L. A. Nyman (Joint ALMA Observatory).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
ALMA stjörnustöðin verður vígð þann 13. mars 2013.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1239.University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir