Som alt andet i Universet bliver stjerner gamle. I denne sene periode af deres stjernede liv udviser ca. 30% af røde giganter med lav masse en mærkelig variation i deres lysstyrke, som forbliver uforklarlig i dag. En ny undersøgelse af disse typer af røde giganter udelukker de fleste af de aktuelle forklaringer, der er fremsat, hvilket gør det nødvendigt at finde en ny teori for deres opførsel.
Røde giganter er et stadie i den senere del af en sollignende stjernes liv, når det meste af det brændstof, der driver atomfusion i stjernens kerne, er opbrugt. Den resulterende mangel på let tryk, der skubber ud mod tyngdekraften, får stjernen til at kollapse i sig selv. Når dette sammenbrud opstår, varmer det dog en skal af brint omkring kernen nok til at genignere fusion, hvilket resulterer i en øge i nuklear fusion, der får stjernen til at blive større på grund af det øgede lystryk. Dette kan resultere i, at stjernen bliver 1.000 til 10.000 gange mere lysende.
Variationen i lyseffekten fra røde giganter er naturlig - de svulmer op og krymper ned i et konsistent mønster, hvilket resulterer i lysere og svagere lysudgang. Der er dog en forskel i lysstyrken på omtrent en tredjedel til halvdelen af disse stjerner, der sker over længere tidsperioder, op til fem år.
Kaldet den lange sekundære periode (LSP), og den skiftende lysstyrke for stjernen sker over længere tidsskalaer end den kortere periode. Det er denne langsigtede variation i lysstyrke, der forbliver uforklarlig.
En ny detaljeret undersøgelse af 58 variable røde giganter i den store magellanske sky af Peter Wood og Christine Nicholls, begge forskerskolen for astronomi og astrofysik ved det australske nationaluniversitet, viser, at de foreslåede forklaringer på denne mystiske variation mangler den målte stjernernes egenskaber. Nicholls og Træ brugte FLAMES / GIRAFFE-spektrograf på ESOs Very Large Telescope og kombinerede informationen med data fra andre teleskoper som Spitzer Space Telescope.
Der er to førende forklaringer på fænomenet: tilstedeværelsen af et ledsagerobjekt til de røde giganter, der kredser på en sådan måde for at ændre deres lysstyrke, eller tilstedeværelsen af en rundt omliggende stjernesky, der på en eller anden måde blokerer for lyset fra stjernen i vores retning i periodisk skala.
En binær ledsager til stjernerne ville ændre deres bane på en sådan måde, at de ville nærme sig og trække sig ned fra jordens udsigtspunkt, og hvis ledsageren passerede foran stjernen, ville den også dæmpe lyset, der strømmer fra den røde kæmpe. I tilfælde af en binær ledsager er spektraerne for lysstyrkeændringen blandt alle disse stjerner relativt ens, hvilket betyder, at alle de røde giganter, der udviser LSP-variationen for at få denne forklaring til at arbejde, skal have en ledsager af en lignende størrelse 0,09 gange solens masse. Dette scenarie ville være yderst usandsynligt i betragtning af det store antal stjerner, der viser denne lysstyrkevariation.
Virkningen af en omkringliggende støvsky kunne være en mulig forklaring. En sky af omskiftende støv, der skjuver lyset fra stjernen en gang pr. Bane, ville dæmpe sit lys nok til at forklare fænomenet. Tilstedeværelsen af en sådan støvsky kunne afsløres af et overskud af lys, der kommer fra stjernen i midten af det infrarøde spektrum. Støvet ville absorbere lys fra stjernen og genudsende det i form af lys i det midt-infrarøde område af spektret.
Observationer af LSP-stjerner viser den midt-infrarøde signatur, der er et kendt tegn på støv, men sammenhængen mellem de to betyder ikke, at støvet forårsager lysstyrkevariationen. Det kan være, at støvet er et biprodukt af udskudt masse fra selve stjernen, hvis underliggende årsag kan være forbundet med ændringen i lysstyrke.
Uanset hvad der er årsagen til svingningen i lysstyrken i disse røde giganter, kan det få dem til at skubbe masse ud i store klumper eller i form af en ekspanderende skive. Naturligvis vil yderligere observationer være nødvendige for at spore årsagen til dette fænomen.
Resultaterne af observationer foretaget af Nicholls og Wood er blevet offentliggjort i The Astrophysical Journal. To artikler, der beskriver deres fund, er tilgængelige på Arxiv, her og her.
Kilde: ESO, Arxiv-papirer
