När vår sol expanderar till en röd jätte berikas universum med nytt stjärnmaterial

 

Bild wikipedia Infraröd bild av stjärnan R Doradus ( HD 29712) en röd jättestjärna ca 180 ljusår bort i riktning mot den sydliga stjärnbilden Svärdfisken.

För att kunna förstå livets ursprung på jorden är det viktigt att förstå hur jättestjärnors vindar rör sig. I decennier har astronomer ansett att gasutsläpp från röda jättestjärnor (Stjärnors som vår sol som är i slutet av sin existens och expanderat)  berikar galaxen med kol, syre, kväve och andra grundämnen. Ämnen som är nödvändiga för livs bildning. Observationerna av R Doradus utmanar denna bild.

Röda jättestjärnor är solens äldre och svalare släktingar. När stjärnor som vår sol åldras förlorar de stora mängder material genom stjärnvindar, vilket berikar rymden mellan stjärnorna med råmaterial till nya planeter, stjärnor  och liv i framtiden. Trots deras betydelse har den fysiska mekanismen bakom dessa vindar varit (och är till viss del ännu) oklar.

Forskare vid Chalmers  har studerat den närliggande röda jättestjärnan R Doradus och gjort en oväntad upptäckt med stora konsekvenser för förståelsen av vad som pågår. De små stoftkorn som omger stjärnan är för små för att stjärnljuset ska kunna knuffa dem tillräckligt hårt för att de ska nå ut i den interstellära rymden.  Forskargruppen observerade R Doradus med instrumentet Sphere ingående i  ESO:s Very Large Telescope. De mätte upp ljus som reflekteras av stoftkorn i ett område runt stjärnan som  ungefär lika stort som vårt solsystem. Analys med hjälp av polariserat ljus i olika våglängder gav forskarna möjlighet att bestämma stoftkornens storlek och sammansättning. Resultatet visade sig stämma väl överens med vanligt slag av stjärnstoft ex silikater och aluminiumoxid.

Observationerna kombinerades därefter med avancerade datorsimuleringar av hur stjärnljus samverkar med stoft runt stjärnan.

– För första gången kunde vi utföra systematiska tester för att  avgöra om dessa stoftkorn kan få en tillräckligt stark stöt från stjärnans ljus, beskriver Thiébaut Schirmer, huvudförfattare till forskningsartikeln.

Resultatet blev att trycket från stjärnljuset räckte inte till utkast från stjärnan. De stoftkorn som omger R Doradus är vanligtvis endast en tiotusendels millimeter stora  vilket är för litet för att bara stjärnljus skulle räcka för att driva stjärnstoftet ut i rymden.

Resultaten pekar mot att andra, mer komplexa processer spelar en viktig roll för att detta ska ske. Forskargruppen har tidigare använt teleskopet Alma för att fånga bilder av enorma bubblor som stiger och sjunker på R Doradus yta vilket kan vara hur stjärnvind uppstår och stoff den vägen lämnar stjärnan.

Studien leddes av forskare vid Chalmers tekniska högskola och har publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics. 

Teamet bestod av Thiébaut Schirmer, Theo Khouri, Wouter Vlemmings, Gunnar Nyman, Matthias Maercker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Bojnordi Arbab, Kirsten K. Knudsen och Susanne Aalto. Alla medförfattare är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, förutom Gunnar Nyman som är verksam vid Göteborgs universitet.

En stjärna det ryker från.

 

En ny typ av stjärna med smeknamnet "old smoker" har upptäckts i centrum av Vintergatan, avslöjade astronomer nyligen.

Det "märkliga" puffbeteendet hos de nu upptäckta stjärnorna av röd jättetyp är något som aldrig tidigare setts, beskriver astrofysikern Philip Lucas.

Det internationella forskarlaget bakom upptäckten hade inte letat efter så gamla stjärnor (röda stjärnor är gamla stjärnor som är i sin sista tid innan de krymper ihop till en vit dvärg ett slut vår sol också får) under sin 10-åriga kartläggning stjärnhimlen av hundratals miljoner stjärnor.

Deras uppdrag var att med hjälp av teleskopet VISTA i de chilenska Anderna leta efter stjärnor under bildning (protostjärnor) som ofta har frekventa, sprudlande utbrott.

De upptäckte 32 proto-stjärnor, det största antalet som någon någonsin har hittats under en undersökning, beskriver Lucas, professor vid University of Hertfordshire i Storbritannien huvudförfattare till studien.

Men beskriver Lucas det upptäcktes även något vi kallar old smokers som  blossade upp mitt i Vintergatan i  ett tätt packat och metallrikt område som kallas Nuclear Stellar Disc.

Det som var överraskande med den här nya upptäckten är att vi ser stjärnor som är statiskt orörliga", beskriver Lucas.

Men som plötsligt minskade i ljusstyrka med 40 och 100 gånger och ibland blev så ljussvaga att teleskopets infraröda verktyg knappt kunde se dem. Ett par år senare, till synes utan förvarning återgick de till sin forna stjärnglans.

"Allt vi har kunnat lära oss om dem tyder på att det här är ett fall av stjärnor som kastar ut rökpuffar – av skäl som vi inte helt förstår", beskriver Lucas. Dessa rökpuffar tros tillfälligt skymma stjärnorna.

Exakt vad som blåser ut dammet är fortfarande ett mysterium. Men om teorin stämmer, så kan mängden materia som kastas ut av dessa stjärnor spela en viktig roll i hur tunga grundämnen sprids över hela galaxen – och bortom, beskriver han.

Kan det vara därför de hittas i det metallrika område som kallas Nuclear Stellar Disc?

Forskarna upptäckte minst 21 old smokers men misstänker att det finns många fler där ute.

Studien publicerades i Monthly Notices of the RoyalAstronomical Society. 

 Bild https://www.ras.ac.uk/Konstnärs intryck av ett moln av rök och damm som kastas ut av en röd jättestjärna. Sedd från vänster förblir stjärnan ljusstark, men sedd från höger bleknar den till osynlighet. Foto: Philip Lucas/University of Hertfordshire 

En stjärna slukar en planet därute, ett öde även Jorden kommer att dela i framtiden.

 

Astronomer har med hjälp av teleskopet Gemini South i Chile vilket drivs av NSF:s NOIRLab för första gången sett när en slocknande stjärna lik vår sol uppslukar en exoplanet. Händelsen hittades i ett avslöjande "långt och lågenergirikt" utbrott av en stjärna i Vintergatan cirka 13 000 ljusår från jorden. Samma öde drabbar en gång jorden då vår sols bränsle tar slut och den då sväller upp till en röd jättestjärna innan den dras samman sig till en vit dvärgstjärna.

Bilden av en sådan händelse sågs i ett utdraget lågenergiutbrott av stjärnan och man  kunde se en planet som skummar längs med stjärnans yta. En process som troligen liknar jordens slutliga öde då vår sol närmar sig slutet av sin tid om cirka fem miljarder år.

Under större delen av sin existens omvandlar en solliknande stjärna väte till helium i sin heta, täta kärna vilket gör att stjärnan kan trycka tillbaka den krossande vikten av dess yttre lager. När vätet i kärnan tar slut börjar stjärnan omvandla helium till kol och vätefusionen migrerar till stjärnans yttre del vilket får denna att expandera och stjärnan sväller då upp och blir en röd jättestjärna. 

En sådan omvandling berör alla planeter i det inre av ett solsystem. Då stjärnans yta expanderar slukas snart dess inre planeterna i solsystemet då interaktionen utlöser ett spektakulärt utbrott av energi, material vid uppsvällningen. Denna process bromsar planetens omloppshastighet vilket resulterar i att den dyker in i stjärnan.

De första antydningarna om denna händelse upptäcktes ur optiska bilder från Zwicky Transient Facility. Arkivinfraröd täckning från NASA: s Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) som kan se in i dammiga miljöer på jakt efter utbrott och andra övergående händelser. Dessa bilde bekräftade  uppslukningshändelsen vilken fått namnet ZTF SLRN-2020.

 Vårt teams anpassade omanalys av infraröda kartor över skyn från NEOWISE exemplifierar den stora upptäcktspotentialen för arkivundersökningsdatamängder, beskriver NOIRLab-astronomen Aaron Meisner medförfattare till studien det i denna som publicerades i Nature.

Utbrottet från uppslukningen varade i cirka 100 dagar och egenskaperna i dess ljuskurva liksom det utkastade materialet gav astronomer insyn i stjärnans massa. Det utkastade materialet bestod av cirka 33 jordmassor (innebär material som motsvarar 33 planeter av jordens storlek) bestående av väte och  damm.

Om ca 5 miljarder  år kommer även solen att svälla upp och Jordens existens slutar då den slukas i en slutlig blixt (innebärande att solen sväller upp till en röd jätte och slukar de inre planeterna som Merkurius, Venus, Jorden och ev Mars.) ett skeende som tar enbart några månader.

Bild https://phys.org/ Bildtext översatt. Astronomer har med hjälp av teleskopet Gemini South i Chile som drivs av NSF:s NOIRLab, observerat de första övertygande bevisen på att en döende solliknande stjärna slukar en exoplanet. Händelse sågs i ett långt lågenergiutbrott från stjärnan - den avslöjande signaturen av en planet som skummar längs en stjärnas yta. Denna aldrig tidigare sedda process kan förebåda jordens slutliga öde när vår egen sol närmar sig slutet av sitt liv om cirka fem miljarder år. Upphovsman: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / M. Garlick / M. Zaman

 

En röd jättestjärnas ovanliga öde

Det var Chandra röntgenobservatorieteleskop som upptäckte detta ovanliga beteende 14800 ljusår från oss.

Det finns nämligen en stjärna därute vilkens omloppsbana i rasande fart gör ett två varv i timmen runt ett svart hål.

Det är en vit dvärg vilken hela tiden genom sin närhet och hastighet förlorar något av sitt material vid detta kretsande. För tillfället är dock faran för att stjärnan kollapsar in i hålet inte akut. Men vad som sker längre fram kan man inte veta.

Hur detta konstiga läge för dvärgen uppstått är höljt i dunkel. Men en teori är att det från början var är en röd jättestjärna som genom tiden förlorat material genom att detta dragits in i hålet och då omvandlats till en vit dvärg vilken nu kretsar därute vid det svarta hålet. 

Men även andra teorier finns. Inget vet säkert varför denna vita dvärg finns där den är.