Billedkredit: ESO
Det europæiske sydlige observatorium har frigivet nye billeder af en relativt nærliggende stjerne, Eta Carina, som kunne være i de sidste faser af sit liv og kunne eksplodere som en supernova i den nærmeste fremtid (astronomisk set) - inden for de næste 10-20.000 år eller sådan. Stjernen er 7500 lysår væk, 100 gange solens masse og den mest lysende genstand i Mælkevejen. Siden 1841 har den skabt en smuk tåge omkring sig selv ved konstant at kaste udvendige lag, mens den snurrer hurtigt. Ved at se, hvordan Eta Carina ændrer sig, vil astronomer få værdifuld indsigt i de sidste faser i en supermassiv stjernes liv.
Lige siden 1841, da den indtil da iøjnefaldende sydlige stjerne Eta Carinae gennemgik et spektakulært udbrud, har astronomer spekuleret på, hvad der egentlig foregår i denne ustabile gigantstjerne. På grund af sin betydelige afstand - 7.500 lysår - var detaljerne i selve stjernen imidlertid ikke overvåget.
Det er kendt, at denne stjerne er omgivet af Homunculus-tågen, to svampeformede skyer, der udsættes af stjernen, som hver er hundreder af gange større end vores solsystem.
For første gang gjorde infrarød interferometri med VINCI-instrumentet på ESOs Very Large Telescope Interferometer (VLTI) et internationalt team af astronomer [1] mulighed for at zoome ind på den indre del af dens stjernevind. For Roy van Boekel, leder af holdet, indikerer disse resultater, at "Eta Carineas vind viser sig at være ekstremt langstrakt, og selve stjernen er meget ustabil på grund af dens hurtige rotation."
Et monster i den sydlige himmel
Eta Carinae, den mest lysende stjerne, der er kendt i vores Galaxy, er efter alle standarder et rigtigt monster: det er 100 gange mere massivt end vores sol og 5 millioner gange så lysende. Denne stjerne er nu gået ind i den sidste fase af sit liv og er meget ustabil. Det gennemgår kæmpeudbrud fra tid til anden; en af de seneste skete i 1841 og skabte den smukke bipolære tåge kendt som Homunculus Nebula (se ESO PR Foto 32a / 03). På det tidspunkt og trods den relativt store afstand - 7.500 lysår - blev Eta Carinae kort den anden lyseste stjerne på nattehimlen, kun overgået af Sirius.
Eta Carinae er så stor, at hvis den placeres i vores solsystem, ville den strække sig ud over Jupiters bane. Denne store størrelse er dog noget vilkårlig. Dets ydre lag blæses kontinuerligt ud i rummet af strålingstryk - fotonernes påvirkning på gasatomer. Mange stjerner, inklusive vores Sol, mister masse på grund af sådanne ”stellare vinde”, men i tilfælde af Eta Carinae er det resulterende massetab enormt (ca. 500 jordmasser om året), og det er vanskeligt at definere grænsen mellem ydre lag af stjernen og det omgivende stjernevindregion.
Nu har VINCI og NAOS-CONICA, to infrarøde følsomme instanser på ESOs Very Large Telescope (VLT) ved Paranal-observatoriet (Chile) undersøgt formen for det stjernevindregion for første gang. Når man ser ned i den stellare vind så vidt muligt, kunne astronomerne udlede noget af strukturen i dette gådefulde objekt.
Astronomteamet [1] brugte først det adaptive optiske kamera NAOS-CONICA [2], der er knyttet til det 8,2 m lange VLT YEPUN-teleskop, til at afbilde de disige omgivelser i Eta Carinae med en rumlig opløsning, der kan sammenlignes med solsystemets størrelse jfr. PR Foto 32a / 03.
Dette billede viser, at den centrale region af Homunculus-tågen domineres af et objekt, der ses som en punktlignende lyskilde med mange lysende "klatter" i umiddelbar nærhed.
Mod grænsen
For at få et endnu skarpere synspunkt vendte astronomerne sig mod interferometri. Denne teknik kombinerer to eller flere teleskoper for at opnå en vinkelopløsning [3], der er lig med et teleskop, der er lige så stort som adskillelsen af de enkelte teleskoper (jf. ESO PR 06/01 og ESO PR 23/01).
Til undersøgelsen af den temmelig lyse stjerne Eta Carinae kræves der ikke fuld styrke af 8,2 m VLT-teleskoper. Astronomerne brugte således VINCI, VLT INterferometer Commissioning Instrument [4], sammen med to 35 cm siderostat-testteleskoper, der tjente til at opnå ”First Light” med VLT Interferometer i marts 2001 (se ESO PR 06/01).
Siderostaterne blev anbragt på udvalgte positioner på VLT-observationsplatformen øverst i Paranal for at tilvejebringe forskellige konfigurationer og en maksimal baseline på 62 meter. I løbet af flere nætter blev de to små teleskoper peget mod Eta Carinae, og de to lysstråler blev rettet mod et fælles fokus i VINCI-testinstrumentet i det centralt beliggende VLT-interferometriske laboratorium. Det var derefter muligt at måle stjernens vinkelstørrelse (set på himlen) i forskellige retninger.
Ved at skubbe den rumlige opløsning af denne konfiguration til grænsen lykkedes det astronomerne at løse formen på det ydre lag af Eta Carinae. De var i stand til at give geografisk information i en skala fra 0,005 buer, dvs. ca. 11 AU (1650 millioner km) i afstanden til Eta Carinae, svarende til den fulde størrelse af Jupiters bane.
Skaleret ned til jordlige dimensioner sammenlignes denne præstation med at skelne mellem et æg og en billardkugle i en afstand af 2.000 kilometer.
En mest usædvanlig form
VLTI-observationer bragte astronomerne en overraskelse. De viser, at vinden omkring Eta Carinae er forbløffende langstrakt: Den ene akse er halvanden gang længere end den anden! Desuden viser det sig, at den længere akse er på linje med retningen, i hvilken de meget større svampeformede skyer (set på mindre skarpe billeder) blev skubbet ud.
Stjernen og Homunculus-tågen ligger således tæt sammen i rummet, der spænder over en skala fra 10 til 20-30.000 AU.
VINCI var i stand til at registrere grænsen, hvor den stellare vind fra Eta Carinae bliver så tæt, at den ikke længere er gennemsigtig. Tilsyneladende er denne stjernevind meget stærkere i retning af den lange akse end for den korte akse.
I henhold til mainstream-teorier mister stjerner mest masse omkring deres ækvator. Dette skyldes, at det er her den stjernevind får "løft" -hjælp fra centrifugalkraften forårsaget af stjernens rotation. Men hvis dette var tilfældet i tilfælde af Eta Carinae, ville rotationsaksen (gennem stjernens poler) derefter være vinkelret på begge svampeformede skyer. Men det er næsten umuligt, at svampeskyerne er placeret som eger i et hjul i forhold til den roterende stjerne. Den sag, der blev skubbet ud i 1841, ville så være blevet strækket ind i en ring eller torus.
For Roy van Boekel giver det nuværende samlede billede kun mening, hvis Eta Carinaes stjernevind er langstrakt i retning af polerne. Dette er en overraskende vending af den sædvanlige situation, hvor stjerner (og planeter) er fladet ud ved polerne på grund af centrifugalkraften.
Den næste supernova?
En sådan eksotisk form for stjerner af Eta Carinae-typen blev forudsagt af teoretikere. Hovedantagelsen er, at selve stjernen, der er placeret dybt inde i sin stjernevind, er fladt ved polerne af den sædvanlige grund. Da de polære områder i denne centrale zone derefter er tættere på centrum, hvor kernefusionsprocesser finder sted, vil de være varmere. Følgelig vil strålingstrykket i de polare retninger være højere, og de ydre lag over de polære områder i den centrale zone vil blive mere "opblæst" end de ydre lag ved ækvator.
Hvis man antager, at denne model er korrekt, kan rotationen af Eta Carinae beregnes. Det viser sig, at det skal dreje med over 90 procent af den maksimale hastighed, der er mulig (før opbrud).
Eta Carinae har oplevet andre store udbrud end dem i 1841, senest omkring 1890. Hvorvidt endnu et udbrud vil ske igen i den nærmeste fremtid er ukendt, men det er sikkert, at denne ustabile gigantstjerne ikke vil slå sig ned.
På nuværende tidspunkt mister den så meget masse så hurtigt, at der ikke bliver tilbage noget efter den efter 100.000 år. Mere sandsynligt vil Eta Carinae dog ødelægge sig selv længe før det i en supernova-eksplosion, der muligvis kunne blive synlig i dagtimerne med det blotte øje. Dette kan ske ”snart” på den astronomiske tidsskala, måske allerede inden for de næste 10-20.000 år.
Original kilde: ESO News Release
