Damm finns överallt i rymden, men de genomgripande grejerna är en sak astronomer vet lite om. "Vi vet inte bara vad saker är, utan vi vet inte var det är gjort eller hur det kommer ut i rymden", säger Donald York, professor vid University of Chicago. Men nu har York och en grupp av kollaboratörer observerat ett dubbelstjärnsystem, HD 44179, som kan skapa en fontän av damm. Upptäckten har stora konsekvenser, eftersom damm är avgörande för vetenskapliga teorier om hur stjärnor bildas.
Dubbelstjärnsystemet ligger inom det som astronomer kallar den röda rektangeln, en nebula full av gas och damm som ligger ungefär 2300 ljusår från jorden.
En av dubbelstjärnorna är en post-asymptotisk jättegren (post-AGB) -stjärna, en typ av stjärnastronomer betraktar som en trolig källa till damm. Dessa stjärnor, till skillnad från solen, har redan bränt allt väte i sina kärnor och har kollapsat och bränt ett nytt bränsle, helium.
Under övergången mellan brinnande väte och helium, som äger rum under tiotusentals år, förlorar dessa stjärnor ett yttre lager av sin atmosfär. Damm kan bildas i det här kylskiktet, vilket strålningstryck som kommer från stjärnans inre driver ut dammet bort från stjärnan, tillsammans med en god mängd gas.
I dubbelstjärniga system kan en skiva av material från stjärnan efter AGB bildas runt den andra mindre, långsammare utvecklande stjärnan. "När det bildas skivor i astronomi, bildar de ofta strålar som blåser ut en del av materialet ur det ursprungliga systemet och fördelar materialet i rymden," förklarade York.
"Om ett moln av gas och damm kollapser under sin egen tyngdkraft, blir det omedelbart varmare och börjar förångas," sade York. Något, eventuellt damm, måste omedelbart kyla molnet för att förhindra att det upphettas.
Den jättestjärnan som sitter i den röda rektangeln är bland de som är alldeles för heta för att tillåta dammkondensation i deras atmosfärer. Och ändå omkretsar en jättering av dammig gas.
Witt's team gjorde cirka 15 timmars observationer på dubbelstjärnan under en sjuårsperiod med 3,5-meters teleskopet vid Apache Point Observatory i New Mexico. "Våra observationer har visat att det troligtvis är gravitations- eller tidvatteninteraktionen mellan vår Red Rectangle-gigantstjärna och en nära solliknande följeslagare som får material att lämna jättens kuvert," sade kollegan Adolph Witt från University of Toledo.
En del av detta material hamnar i en skiva med ansamlande damm som omger den mindre följeslagaren. Gradvis, under en period av cirka 500 år, spiraler materialet till den mindre stjärnan.
Strax innan detta händer, utmatar den mindre stjärnan en liten bråkdel av det ackumulerade ämnet i motsatta riktningar via två gasformiga jetstrålar, kallade ”bipolära strålar.”
Andra mängder av saken som dras från jättens kuvert hamnar på en skiva som kjolar båda stjärnorna, där den svalnar. "De tunga elementen som järn, nickel, kisel, kalcium och kol kondenserar ut i fasta korn, som vi ser som interstellärt damm, när de väl lämnar systemet," förklarade Witt.
Kosmisk dammproduktion har undvikit teleskopdetektering eftersom den bara varar i kanske 10 000 år - en kort period under en stjärnas livstid. Astronomer har observerat andra föremål som liknar den röda rektangeln i jordens grannskap på Vintergatan. Detta antyder att processen som Witt's team har observerat är ganska vanligt när man tittar på galaxens livstid.
”Processer som mycket liknar det vi observerar i den röda rektangelnebulan har hänt kanske hundratals miljoner gånger sedan bildandet av Vintergatan,” sa Witt, som samarbetade med länge vänner i Chicago för studien.
Teamet hade avsett att uppnå ett relativt blygsamt mål: hitta Röda rektangelns källa till långt ultraviolett strålning. Den röda rektangeln visar flera fenomen som kräver långt ultraviolett strålning som kraftkälla. "Problemet är att den mycket lysande centralstjärnan i den röda rektangeln inte är tillräckligt het för att producera den erforderliga UV-strålningen," sa Witt, så han och hans kollegor försökte hitta den.
Det visade sig att ingen av stjärnorna i det binära systemet är källan till UV-strålningen, utan snarare den heta, inre regionen på skivan som virvlar runt sekundärområdet, som når temperaturer nära 20 000 grader. Deras observationer, sade Witt, "har varit mycket mer produktiva än vi kunde ha föreställt oss i våra vildaste drömmar."
Källa: University of Chicago
