Stjärnor blir ganska slarviga mot slutet av sina liv. Med varje pulsering sträcker den döende stjärnan ut gaser ut i rymden som så småningom återvinns till en ny generation stjärnor och planeter. Men att redovisa allt det förlorade materialet är svårt. Liksom att försöka se en röklucka bredvid en stadionsstrålkastare, är det mycket utmanande att observera dessa svåra ark med stjärnmaterial som virvlar runt ytan på stjärnan. Men med hjälp av en innovativ teknik för att avbilda stjärnbelysning som sprider sig från interstellära korn har astronomer äntligen lyckats se krusningar av damm som flödar av döende stjärnor!
Stjärnorna - W Hydra, R Doradus och R Leonis - är alla mycket variabla röda jättar, stjärnor som inte längre smälter väte i sina kärnor men har gått vidare till att bilda tyngre element. Var och en är helt omsluten av ett mycket tunt dammskal som sannolikt består av mineraler som forsterit och enstatit. Dessa korn kan endast bildas när råvarorna har flyttat ett visst avstånd från stjärnan. På avstånd som är ungefär lika stor som själva stjärnan har gasen svalnat tillräckligt för att tillåta atomer att börja hålla sig samman och bilda mer komplexa föreningar. Mineraler som dessa kommer att fortsätta till utsäde-asteroider och eventuellt steniga planeter som jorden i den ständiga döds- och återfödelsecykeln som spelar ut i galaxen.
Artikeln som beskriver denna upptäckt accepterades i tidskriften Natur, hittar du här.
Astronomerna som nyligen rapporterade om denna upptäckt använde det åtta meter breda Very Large Telescope i den chilenska Atacamaöknen - och en svit av smarta verktyg - för att reta ut de subtila reflektionerna från dessa dammskal. Tricket att se ljus som studsar från interstellära dammpartiklar innebär att dra fördel av en av ljusets vågegenskaper. Föreställ dig att du hade en längd med rep: den ena änden är i din hand, den andra knuten till en vägg. Du börjar vinkla i slutet och vågorna reser ner i sladden. Om du flyttar armen upp och ner är vågorna vinkelräta mot golvet; om du flyttar armen från sida till sida är de parallella med den. Orienteringen av dessa vågor kallas deras "polarisering". Om du blandade saker och ting genom att ständigt ändra den riktning som din arm svängde i skulle vågornas orientering bli på samma sätt förvirrad. Repet studsade i alla riktningar. Utan en föredragen rörelseriktning sägs repvågorna vara "opolariserade".
Ljusvågor som släpps ut från stjärnans yta är precis som ditt kaotiska rep som slänger. Svängningarna i de elektriska och magnetiska fälten som utgör den förökande ljusvågen har ingen föredragen rörelseriktning - de är opolariserade. Men när ljus spretter från ett dammkorn, tappar all den förvirring bort. Vågorna svänger nu i ungefär samma riktning, precis som om du bestämde dig för att bara studsa repet upp och ner. Astronomer kallar detta ljus ”polariserat”.
Ett polariseringsfilter tillåter endast ljus med en specifik orientering att passera. Håll det på ett sätt, och bara "vertikalt polariserat" ljus - ljus där det elektriska fältet svänger upp och ner - kommer att passera. Vrid filtret nittio grader så skickar du bara “horisontellt polariserat” ljus. Om du har polariserande solglasögon kan du prova detta själv genom att rotera glasögonen och titta på hur scenen genom linserna blir ljusare och mörkare. Detta är också en trevlig demonstration av hur vår atmosfär polariserar inkommande solljus.
Ett dammskal runt en stjärna kommer att polarisera ljuset som studsar från det. Precis som himlen blir ljusare och ljusare när du vänder solglasögon, kommer du att titta på en sådan stjärna genom olika orienterade polariseringsfilter att avslöja en halo polariserat ljus som omger det. De olika orienteringarna kommer att avslöja olika segment av halo. Genom att kombinera polarimetriska observationer med interferometri - att slå ljusvågor från vidsträckta åtskilda fläckar i en teleskopspegel för att skapa mycket högupplösta bilder - avslöjar en tunn ring av spritt ljus sig runt dessa tre stjärnor.
Dessa nya observationer representerar en milstolpe i vår förståelse av inte bara en stjärns slutspel utan också produktionen av interstellärt damm som följer. Röda jättestjärnor förvisar, liksom smokestacks av stora fabriker, en sot av mineraler ut i rymden, som bärs upp av stjärnvindar. Med noggrann observation kan sådana resultat hjälpa till att binda döden av en generation av stjärnor med en annan födelse. Att avslöja mysterierna om kornbildning i rymden tar oss ett steg närmare att sammanfoga de många stegen som leder från stjärndöd till skapandet av steniga planeter som våra egna.
