Billedkredit: NRAO
Astronomer, der bruger National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radioteleskop, drager fordel af en en gang-i-en-levetid mulighed for at se en gammel stjerne pludselig røre tilbage til ny aktivitet efter at være kommet til slutningen af sit normale liv. Deres overraskende resultater har tvunget dem til at ændre deres ideer om, hvordan en sådan gammel, hvid dværgstjerne kan genantænde sin nukleare ovn til en sidste energisk eksplosion.
Computersimuleringer havde forudsagt en række begivenheder, der ville følge en sådan genantændelse af fusionsreaktioner, men stjernen fulgte ikke scriptet - begivenheder flyttede sig 100 gange hurtigere end simuleringerne forudsagde.
”Vi har nu produceret en ny teoretisk model for, hvordan denne proces fungerer, og VLA-observationer har givet de første beviser, der understøtter vores nye model,” sagde Albert Zijlstra fra University of Manchester i Storbritannien. Zijlstra og hans kolleger præsenterede deres resultater i 8. april-udgaven af tidsskriftet Science.
Astronomerne studerede en stjerne kendt som V4334 Sgr i stjernebilledet Skytten. Det er bedre kendt som ”Sakurai's Object” efter den japanske amatørastronom Yukio Sakurai, der opdagede det den 20. februar 1996, da det pludselig brast i ny lysstyrke. Først troede astronomer, at udbruddet var en almindelig novaeksplosion, men yderligere undersøgelser viste, at Sakurai's Object var alt andet end almindeligt.
Stjernen er en gammel hvid dværg, der var tør for brændstof til kernefusionsreaktioner i sin kerne. Astronomer mener, at nogle af disse stjerner kan gennemgå en sidste udbrud af fusion i et heliumskal, der omgiver en kerne af tungere kerner som kulstof og ilt. Udbruddet af Sakurai's Object er imidlertid den første sådan eksplosion set i moderne tid. Stellarudbrud observeret i 1670 og 1918 kan have været forårsaget af det samme fænomen.
Astronomer forventer, at Solen bliver en hvid dværg om cirka fem milliarder år. En hvid dværg er en tæt kerne, der er tilbage efter, at en stjernes normale, fusionsdrevne liv er afsluttet. En teskefuld hvidt dværgmateriale vejer ca. 10 tons. Hvide dværge kan have masser op til 1,4 gange solen; større stjerner kollapser ved slutningen af deres liv i endnu tættere neutronstjerner eller sorte huller.
Computersimuleringer indikerede, at varmespureret konvektion (eller "kogning") ville bringe brint fra stjernens ydre konvolut ned i heliumskallen og få et kort glimt af ny nuklear fusion. Dette vil medføre en pludselig stigning i lysstyrken. De originale computermodeller antydede en række af observerbare begivenheder, der ville forekomme over et par hundrede år.
”Sakurai's objekt gennemgik de første faser af denne sekvens på få år - 100 gange hurtigere end vi forventede - så vi var nødt til at revidere vores modeller,” sagde Zijlstra.
De reviderede modeller forudsagde, at stjernen hurtigt skulle opvarmes og begynde at ionisere gasser i det omkringliggende område. ”Dette er, hvad vi nu ser i vores seneste VLA-observationer,” sagde Zijlstra.
”Det er vigtigt at forstå denne proces. Sakurai's Object har kastet en stor mængde kulstof fra sin indre kerne ud i rummet, både i form af gas og støvkorn. Disse vil finde vej ind i områder i rummet, hvor nye stjerner dannes, og støvkornene kan blive indarbejdet i nye planeter. Nogle kulstofkerner, der findes i en meteorit, viser isotopforhold, der er identiske med dem, der findes i Sakurai's Object, og vi tror, de kan være kommet fra en sådan begivenhed. Vores resultater antyder, at denne kilde til kosmisk kulstof kan være langt vigtigere, end vi havde mistanke om før, ”tilføjede Zijlstra.
Forskerne fortsætter med at observere Sakurai's Object for at drage fordel af den sjældne mulighed for at lære om processen med genantændelse. De foretager nye VLA-observationer lige denne måned. Deres nye modeller forudsiger, at stjernen opvarmes meget hurtigt, og derefter langsomt afkøles igen, og afkøles tilbage til sin nuværende temperatur omkring år 2200. De tror, at der vil være endnu en genopvarmningsepisode, før den starter sin endelige afkøling til et stjernebløg.
Zijlstra arbejdede med Marcin Hajduk fra University of Manchester og Nikolaus Copernicus University, Torun, Polen; Falk Herwig fra Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof fra Queen's University i Belfast og Royal Royal Observatory of Belgium; Florian Kerber fra det europæiske sydlige observatorium i Tyskland; Stefan Kimeswenger fra University of Innsbruck, Østrig; Don Pollacco fra Queen's University i Belfast; Aneurin Evans fra Keele University i Staffordshire, UK; Jose Lopez fra det nationale autonome universitet i Mexico i Ensenada; Myfanwy Bryce fra Jodrell Bank Observatory i England; Stewart P.S. Eyres fra University of Central Lancashire i England; og Mikako Matsuura fra University of Manchester.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
