Bildkredit: ESO
European Southern Observatory har släppt nya bilder av en relativt närliggande stjärna, Eta Carina, som kan vara i slutfasen av sitt liv och kan explodera som en supernova inom en snar framtid (astronomiskt sett) - inom de kommande 10-20 000 åren eller så. Stjärnan är 7 500 ljusår bort, 100 gånger solens massa och det mest lysande föremålet i Vintergatan. Sedan 1841 har den skapat en vacker nebula runt sig själv genom att kontinuerligt tappa utanför lager medan den snurrar snabbt. Genom att titta på hur Eta Carina förändras kommer astronomer att få värdefull insikt i de sista stadierna av en supermassiv stjärns liv.
Ända sedan 1841, när den fram till dess påtagliga södra stjärnan Eta Carinae genomgick ett spektakulärt utbrott, har astronomer undrat vad exakt som händer i denna instabila jättestjärna. På grund av dess betydande avstånd - 7 500 ljusår - var detaljerna om själva stjärnan emellertid överlägsna
Denna stjärna är känd för att vara omgiven av Homunculus Nebula, två svampformade moln som kastas ut av stjärnan, som var och en är hundratals gånger större än vårt solsystem.
För första gången gjorde infraröd interferometri med VINCI-instrumentet på ESO: s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) ett internationellt team av astronomer [1] möjlighet att zooma in på den inre delen av sin stjärnvind. För Roy van Boekel, teamets ledare, indikerar dessa resultat att "Eta Carinas vind visar sig vara extremt långsträckt och själva stjärnan är mycket instabil på grund av dess snabba rotation."
Ett monster på den södra himlen
Eta Carinae, den mest lysande stjärnan som är känd i vår Galaxy, är enligt alla standarder ett riktigt monster: den är 100 gånger massivare än vår sol och 5 miljoner gånger så lysande. Denna stjärna har nu kommit in i slutfasen av sitt liv och är mycket instabil. Det genomgår jätteutbrott från tid till annan; en av de senaste hände 1841 och skapade den vackra bipolära nebulosan känd som Homunculus Nebula (se ESO PR Photo 32a / 03). På den tiden, och trots det relativt stora avståndet - 7 500 ljusår - blev Eta Carinae kort den näst ljusaste stjärnan på natthimlen, överträffad endast av Sirius.
Eta Carinae är så stor att om den placeras i vårt solsystem skulle den sträcka sig utöver Jupiters omloppsbana. Denna stora storlek är dock något godtycklig. Dess yttre skikt blåses kontinuerligt ut i rymden av strålningstryck - fotonernas påverkan på gasatomer. Många stjärnor, inklusive vår sol, förlorar massan på grund av sådana "stellarvindar", men i fallet med Eta Carinae är den resulterande massförlusten enorm (cirka 500 jordmassor per år) och det är svårt att definiera gränsen mellan yttre lager av stjärnan och det omgivande stjärnvindområdet.
Nu har VINCI och NAOS-CONICA, två infraröda känsliga instanser på ESO: s Very Large Telescope (VLT) vid Paranal Observatory (Chile) för första gången undersökt formen på den stellar vindregionen. När man tittade ner i den stellar vinden så långt som möjligt kunde astronomerna sluta sig till strukturen för detta gåtfulla objekt.
Astronomteamet [1] använde först den adaptiva optikkameran NAOS-CONICA [2], ansluten till 8,2 m VLT YEPUN-teleskopet, för att avbilda de disiga omgivningarna i Eta Carinae, med en rumslig upplösning som är jämförbar med solsystemets storlek , jfr. PR Foto 32a / 03.
Den här bilden visar att den centrala regionen av Homunculus-nebulan domineras av ett föremål som ses som en punktlik ljuskälla med många lysande "klatter" i omedelbar närhet.
Mot gränsen
För att få en ännu skarpare syn vred astronomerna sig sedan till interferometri. Denna teknik kombinerar två eller flera teleskop för att uppnå en vinkelupplösning [3] som är lika stor som ett teleskop som är lika stort som separationen av de enskilda teleskopen (jfr ESO PR 06/01 och ESO PR 23/01).
För studien av den ganska ljusa stjärnan Eta Carinae krävs inte full effekt av 8,2 m VLT-teleskop. Astronomerna använde således VINCI, VLT INterferometer Commissioning Instrument [4], tillsammans med två 35-cm sidostattestteleskop som tjänade till att få ”First Light” med VLT Interferometer i mars 2001 (se ESO PR 06/01).
Sidostaterna placerades på utvalda positioner på VLT-observationsplattformen på toppen av Paranal för att ge olika konfigurationer och en maximal baslinje på 62 meter. Under flera nätter pekades de två små teleskopen mot Eta Carinae och de två ljusstrålarna riktades mot ett gemensamt fokus i VINCI-testinstrumentet i det centralt belägna VLT-interferometriska laboratoriet. Det var då möjligt att mäta stjärns vinkelstorlek (sett på himlen) i olika riktningar.
Med den rymliga upplösningen för denna konfiguration till gränsen lyckades astronomerna lösa formen på det yttre lagret av Eta Carinae. De kunde ge rumslig information på en skala från 0,005 bågsek, det vill säga cirka 11 AU (1650 miljoner km) på avståndet till Eta Carinae, vilket motsvarar Jupiters omloppsbana.
Nedskalad till markdimension jämförs denna prestation med att göra skillnaden mellan ett ägg och en biljardkula på ett avstånd av 2 000 kilometer.
En mest ovanlig form
VLTI-observationerna övergav astronomerna en överraskning. De indikerar att vinden runt Eta Carinae är otroligt långsträckt: den ena axeln är en och en halv gånger längre än den andra! Dessutom har den längre axeln visat sig vara i linje med den riktning i vilken de mycket större svampformade molnen (sett på mindre skarpa bilder) kastades ut.
Genom att sträcka sig en skala från 10 till 20-30 000 AU är stjärnan själv och Homunculus Nebula alltså nära inriktade i rymden.
VINCI kunde upptäcka gränsen där stjärnvinden från Eta Carinae blir så tät att den inte längre är transparent. Uppenbarligen är denna stjärnvind mycket starkare i riktningen för den långa axeln än den korta axeln.
Enligt vanliga teorier förlorar stjärnor mest massa runt ekvatorn. Detta beror på att det är här den starka vinden får "lyft" -hjälp från centrifugalkraften orsakad av stjärnans rotation. Men om detta var så i fallet med Eta Carinae, skulle rotationsaxeln (genom stjärnstolparna) då vara vinkelrätt mot båda svampformade moln. Men det är praktiskt taget omöjligt att svampmolnen är placerade som ekrar i ett hjul, relativt den roterande stjärnan. Frågan som utkastades 1841 skulle då ha sträckts ut till en ring eller torus.
För Roy van Boekel är "den nuvarande helhetsbilden bara meningsfull om Eta Carinaes stjärnvind är långsträckt i riktning mot dess stolpar. Detta är en överraskande vändning av den vanliga situationen, där stjärnor (och planeter) plattas vid polerna på grund av centrifugalkraften.
Nästa supernova?
En sådan exotisk form för stjärnor av Eta Carinae-typ förutsades av teoretiker. Huvudantagandet är att själva stjärnan, som är belägen djupt inuti sin stjärnvind, plattas vid polerna av vanligt skäl. Eftersom de polära områdena i denna centrala zon då är närmare centrum där kärnfusionsprocesser äger rum, kommer de att vara varmare. Följaktligen kommer strålningstrycket i polära riktningar att vara högre och de yttre skikten ovanför de polära områdena i den centrala zonen kommer att bli mer "uppblåsta" än de yttre skikten vid ekvatorn.
Förutsatt att denna modell är korrekt kan rotationen av Eta Carinae beräknas. Det visar sig att det ska snurra med över 90 procent av den maximala hastigheten som möjligt (före uppbrytningen).
Eta Carinae har upplevt andra stora utbrott än det 1841, senast omkring 1890. Huruvida ytterligare ett utbrott kommer att hända igen inom en snar framtid är okänt, men det är säkert att den instabila jätte stjärnan inte kommer att slå sig ner.
För närvarande förlorar den så mycket massa så snabbt att ingenting kommer att bli kvar av det efter mindre än 100 000 år. Mer troligt kommer Eta Carinae dock att förstöra sig själv långt innan det i en supernova-sprängning som eventuellt kan bli synlig på himlen med blotta ögat. Detta kan hända "snart" på den astronomiska tidsskalan, kanske redan inom de kommande 10-20 000 åren.
Ursprungskälla: ESO News Release
