Röda jättestjärnor ses sällan explodera men de gör detta utan insyn för oss

 

Bild https://news.northwestern.edu/ Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope har ett internationellt team fångat den mest detaljerade glimten hittills av en dödsdömd stjärna – markerad i rutan ovan – innan den exploderade. Upptäckten kan bidra till att lösa det flera decennier gamla mysteriet om varför massiva röda superjättar sällan exploderar. Bildkredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Charles Kilpatrick, Aswin Suresh

Ett team av astronomer under ledning från Northwestern University har fångat den mest detaljerade bilden hittills av en dödsdömd stjärna innan den exploderade.

Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) har ett internationellt forskarlag för första gången identifierat en supernovas ursprungsstjärna eller föregångare, i mellanvågigt infrarött ljus. Dessa observationer i kombination med arkivbilder från rymdteleskopet Hubble – avslöjade en explosionen  från en massiv röd superjättestjärna, insvept i ett oväntat hölje av stoft. 

Astronomer har länge antagit att de tyngsta åldrande stjärnorna också kan vara de dammigaste. Dessa tjocka mantlar av stoft kan fördunkla stjärnornas ljus till den grad att de är helt omöjliga att upptäcka. De nya JWST-observationerna stöder hypotesen.

Upptäckten kan bidra till att lösa det flera decennier gamla mysteriet om varför massiva röda superjättar sällan exploderar. När allt kommer omkring förutspår teoretiska modeller att röda superjättar borde utgöra majoriteten av supernovor som kollapsar i kärnan. Den nya studien visar att dessa stjärnor exploderar, men att de helt enkelt är döljs och blir utom synhåll i tjocka moln av stoft. Först med JWST:s  kapacitet kan astronomer äntligen tränga igenom stoftet och har nu upptäckt dessa fenomen vilket överbryggar klyftan mellan teori och observation.

"I flera decennier har vi försökt bestämma exakt hur explosioner av röda superjättestjärnor ser ut", beskriver Charlie Kilpatrick vid Northwestern, som ledde studien.

– Det är först nu, med JWST som vi äntligen har den kvalitet på insamlad data genom observationer i infrarött ljus som gör att vi kan säga exakt vilken typ av röd superjätte som exploderade och hur dess omedelbara omgivning såg ut. Vi har väntat på att detta skulle hända att en supernova skulle explodera i en galax som JWST  hade observerat och som fanns i dennas insamlade data. Vi kombinerade då Hubbleteleskopets insamling av data med JWST-data för att helt karakterisera den här stjärnan för första gången beskriver Kilpatrick.

Studien är publicerad i The Astrophysical Journal Letters. Det är första gången som JWST har upptäckt en supernova. 

Röda mastodontstjärnor skummar på

 

En röd jättestjärna är ett slag i huvudseriestjärnor som intagit ett stadium där förbränningen växlat över från vätefusion till heliumfusion i stjärnans kärna, ett stadium på vägen till omvandling till en vit dvärgstjärna.

Röda jättestjärnor är svåra att ta bilder på då man fotograferar för en stjärnkarta. De är svåra att placera på stjärnhimlen då de verkar dansa runt.  Det vinglande de visar i teleskop är en funktion i massiva gamla stjärnor då de sväller upp vilkens funktion forskare ännu inte förstår.

Så, som med andra utmanande objekt i galaxen, har astronomer därför vänt sig till datorabinering av skilda modellslag för att försöka förstå varför. Utöver detta använder de även Gaia-uppdragspositionsmätningar för att försöka få ett grepp om varför röda jättestjärnor verkar dansa därute. 

Röda jättestjärnor har flera gemensamma egenskaper. Det är stjärnor som har minst åtta gånger större massa  än solen och är enormt stora (uppblåsta). En vanlig storlek är minst 700 till 1000 gånger större än vår sols diameter. Deras temperatur är ca 3000 C medan vår sol har en temperatur av ca 5700 C. De är mycket ljusstarka i infrarött ljus men svagare i synligt ljus än flertalet andra stjärnor. De varierar också i sin ljusstyrka som (för vissa av dem) kan vara relaterat till den dansande rörelsen. 

 Om solen skulle vara en röd jättestjärna skulle jorden inte finnas. Det beror på att stjärnans atmosfär skulle ha nått ut till Mars och på vägen slukat jorden. Något som en gång kommer att ske.

De mest kända exemplen på röda jättestjärnor är Betelgeuse och Antares. Stjärnor om inte kan mätas upp med standardmätning. Detta på grund av att de  expanderat så mycket att de fått en mycket låg ytgravitation. På grund av det blir deras konvektiva celler (strukturerna som bär värme från insidan till ytan) ganska stor. En cell täcker så mycket som 20-30 procent av stjärnans radie. Det "avbryter" då stjärnans ljusstyrka.

Konvektionen flyttar inte bara värme inifrån och ut, utan får också stjärnan att mata ut material till närliggande utrymmen. Det är inte i små mängder av gas och plasma. En röd jättestjärna kan skicka en miljard gånger mer massa till rymden än solen gör. Detta får stjärnan att se skummig ut som om dess yta kokar. Något som får stjärnans position att verka dansa på himlen.

Bild vikipedia som visar solen om 5 miljarder år då blir Solen en röd jätte och kommer att expandera till ca 250 gånger sin nuvarande storlek. De innersta planeterna, Merkurius, Venus och Jorden, kommer att slukas.

Vintergatans svarta hål sänder ut strålning som utplånar röda stjärnor

 

En  astronom Kris Skellgren hade märkt bristen på kolmonoxid (CO) i spektra från  ljus som kommer från stjärnor i vintergatans centrum 1990.

Kolmonoxid är vanligt förekommande i den övre atmosfären från röda jättestjärnor.  Röd jättestjärna blir även vår sol på sin ålderdom. Den sväller då upp och slukar troligen jorden. Därefter dras den ihop igen och blir en vit dvärg eller som det heter en neutronstjärna.

Under 1990-talet hade astronomerna märkt en stor brist på röda jättestjärnor i Vintergatans centrum. Det har varit olika teorier om den märkbara frånvaron. En ny teori har nu föreslagits.

Teorin att enorma röntgenstrålar som lanseras från galaxens massiva svarta hål förstör de röda jättarna.

Det uppskattas att det saknas omkring 1000  röda jättar i Vintergatans centrum. Den röda jättescenen är den sista fasen i en solliknande stjärnas liv. Stjärnorna blir röda då de sväller upp när de slutar att använda väte på grund av brist av detta för sin kärnfusion och får därmed namnet röda jättar. De finns över hela Vintergatan.

Genom åren har astronomer kommit på flera idéer och teorier som till största delen centrerar sig kring Skytten A* (centrum i vintergatan och det svarta hålet där). Det svarta hålet här beräknas vara över 4,5 miljoner gånger solens massa. Med sådan massa kan skytten A * göra en massa saker inklusive utplåna de röda jättarna. Därför är det möjligt att Skytten A * sliter isär de röda jättar som vandrar för nära det. Det är också möjligt att de röda jättarna kolliderar med andra rester nära Skytten A* som sänder ut massiva strålar och högenergipartiklar.

Kan det inte vara så (min anm.) att röda jättar är solar som svällt och därmed har mindre densitet än vad de hade innan de svällde ut och därmed lättare kan sönderslitas av högenergistrålar som hela tiden utgår från det svarta hålet? Jag misstänker det. Alternativt att stjärnorna här är av yngre slag så ingen ännu nått stadie uppsvällning.

Bild från vikipedia på Eskimånebulosan (NGC 2392) är en solliknande stjärna som efter ett liv som röd jätte blivit en planetarisk nebulosa.