Bildkredit: NRAO
Astronomer som använder National Science Foundation: s Very Large Array (VLA) radioteleskop utnyttjar en möjlighet en gång i livet för att se en gammal stjärna plötsligt väcka tillbaka till ny aktivitet efter att ha slutat sitt normala liv. Deras överraskande resultat har tvingat dem att ändra sina idéer om hur en så gammal, vit dvärgstjärna kan antända sin kärnugn för en sista sprängning av energi.
Datorsimuleringar hade förutspått en serie händelser som skulle följa en sådan antändning av fusionsreaktioner, men stjärnan följde inte skriptet - händelser rörde sig 100 gånger snabbare än simuleringarna förutspådde.
"Vi har nu tagit fram en ny teoretisk modell för hur denna process fungerar, och VLA-observationerna har gett de första bevisen som stöder vår nya modell," sa Albert Zijlstra, University of Manchester i Storbritannien. Zijlstra och hans kollegor presenterade sina resultat i 8 april-numret av tidskriften Science.
Astronomerna studerade en stjärna som kallas V4334 Sgr i konstellationen Skytten. Det är bättre känt som "Sakurai's Object", efter den japanska amatörastronomen Yukio Sakurai, som upptäckte den 20 februari 1996, då det plötsligt brast i ny ljusstyrka. Först trodde astronomer att utbrottet var en vanlig novaexplosion, men ytterligare studier visade att Sakurai's Object var allt annat än vanligt.
Stjärnan är en gammal vit dvärg som hade slut på vätebränsle för kärnfusionsreaktioner i sin kärna. Astronomer tror att vissa sådana stjärnor kan genomgå en slutlig sprängning av fusion i ett heliumskal som omger en kärna av tyngre kärnor som kol och syre. Utbrottet av Sakurai's Object är emellertid det första sådana som blivit sett i modern tid. Stellarutbrott som observerades 1670 och 1918 kan ha orsakats av samma fenomen.
Astronomer förväntar sig att solen ska bli en vit dvärg på cirka fem miljarder år. En vit dvärg är en tät kärna kvar efter att en stjärnas normala, fusionsdrivna liv har slutat. En tesked vit dvärgmaterial skulle väga cirka 10 ton. Vita dvärgar kan ha massor upp till 1,4 gånger solens; större stjärnor kollapsar i slutet av sina liv till ännu tätare neutronstjärnor eller svarta hål.
Datorsimuleringar indikerade att värmestimerad konvektion (eller "kokande") skulle föra väte från stjärnans yttre hölje ner i heliumskalet och driva en kort blixt av ny kärnfusion. Detta skulle orsaka en plötslig ökning av ljusstyrkan. De ursprungliga datormodellerna föreslog en sekvens av observerbara händelser som skulle inträffa under några hundra år.
"Sakurai's objekt gick igenom de första faserna av denna sekvens på bara några år - 100 gånger snabbare än vi förväntat oss - så vi var tvungna att revidera våra modeller," sa Zijlstra.
De reviderade modellerna förutspådde att stjärnan snabbt skulle värma upp och börja jonisera gaser i dess omgivande region. "Detta är vad vi nu ser i våra senaste VLA-observationer," sade Zijlstra.
”Det är viktigt att förstå den här processen. Sakurai's Object har kastat ut en stor mängd kol från sin inre kärna ut i rymden, både i form av gas- och dammkorn. Dessa kommer att hitta vägen in i rymdområden där nya stjärnor bildas, och dammkornen kan integreras i nya planeter. Vissa kolkorn som finns i en meteorit visar isotopförhållanden identiska med dem som finns i Sakurai's Object, och vi tror att de kan ha kommit från en sådan händelse. Våra resultat antyder att den här källan för kosmiskt kol kan vara mycket viktigare än vi misstänkte tidigare, ”tillade Zijlstra.
Forskarna fortsätter att observera Sakurai's Object för att dra nytta av den sällsynta möjligheten att lära sig om processen med återantändning. De gör nya VLA-observationer just den här månaden. Deras nya modeller förutspår att stjärnan kommer att värmas väldigt snabbt, sedan svalna långsamt igen, kylar tillbaka till sin nuvarande temperatur ungefär år 2200. De tror att det kommer att finnas ytterligare en återuppvärmningsepisod innan den startar sin slutkylning till ett stjärnblind.
Zijlstra arbetade med Marcin Hajduk från University of Manchester och Nikolaus Copernicus University, Torun, Polen; Falk Herwig från Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof från Queen's University i Belfast och Royal Royal Observatory of Belgium; Florian Kerber från European Southern Observatory i Tyskland; Stefan Kimeswenger från universitetet i Innsbruck, Österrike; Don Pollacco från Queen's University i Belfast; Aneurin Evans från Keele University i Staffordshire, Storbritannien; Jose Lopez från National Autonomous University of Mexico i Ensenada; Myfanwy Bryce från Jodrell Bank Observatory i Storbritannien; Stewart P.S. Eyres från University of Central Lancashire i Storbritannien; och Mikako Matsuura från University of Manchester.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Originalkälla: NRAO-nyhetsmeddelande
