Liksom allt annat i universum blir stjärnor gamla. Under denna sena period av deras stellar liv uppvisar cirka 30% av röda jättar med låg massa en nyfiken variation i deras ljusstyrka som förblir oförklarlig till denna dag. En ny undersökning av dessa typer av röda jättar utesluter de flesta av de nuvarande förklaringarna, vilket gör det nödvändigt att hitta en ny teori för deras beteende.
Röda jättar är ett steg i den senare delen av en solliknande stjärnas liv när det mesta av bränslet som driver kärnfusion i stjärnans kärna är uttömt. Den resulterande bristen på lätt tryck som skjuter ut mot tyngdkraften gör att stjärnan kollapsar på sig själv. När denna kollaps inträffar, värmer den dock upp ett skal med väte runt kärnan tillräckligt för att reignite fusion, vilket resulterar i en öka i kärnfusion som gör att stjärnan blir större på grund av det ökade ljustrycket. Detta kan resultera i att stjärnan blir 1 000 till 10 000 gånger mer ljus.
Variationen i ljuseffekten från röda jättar är naturligt - de sväller upp och krymper ner i ett jämnt mönster, vilket resulterar i ljusare och ljusare ljusutgångar. Det finns dock en skillnad i ljusstyrkan hos ungefär en tredjedel till hälften av dessa stjärnor som händer under längre tidsperioder, upp till fem år.
Kallas den långa sekundära perioden (LSP), och den förändrade ljusstyrkan hos stjärnan sker över längre tidsskalor än den kortare periodpulsationen. Det är denna långsiktiga variation i ljusstyrka som förblir oförklarlig.
En ny detaljerad studie av 58 variabla röda jättar i det stora magellanska molnet av Peter Wood och Christine Nicholls, båda av forskningsskolan för astronomi och astrofysik vid Australian National University, visar att de föreslagna förklaringarna på denna mystiska variation varierar under den uppmätta stjärnorna har egenskaper. Nicholls och trä använde FLAMES / GIRAFFE-spektrografen på ESO: s Very Large Telescope och kombinerade informationen med data från andra teleskoper som Spitzer Space Telescope.
Det finns två ledande förklaringar av fenomenet: närvaron av ett följeslagareobjekt till de röda jättarna som går i kretslopp på ett sådant sätt att förändra deras ljusstyrka, eller närvaron av ett omkretsande dammmoln som på något sätt blockerar ljuset som kommer från stjärnan i vår riktning i periodisk skala.
En binär följeslagare till stjärnorna skulle ändra sin bana på ett sådant sätt att de närmar sig och går tillbaka från jordens utsiktspunkt, och om följeslagaren passerade framför stjärnan skulle den också dämpa ljuset som strömmar från den röda jätten. När det gäller en binär följeslagare är spektrat för ljusstyrka förändring bland alla dessa stjärnor relativt lika, vilket innebär att alla de röda jättarna som uppvisar LSP-variationen för att denna förklaring ska fungera måste ha en följeslagare av liknande storlek ungefär 0,09 gånger solens massa. Detta scenario skulle vara extremt osannolikt med tanke på det stora antalet stjärnor som visar denna ljusstyrkavariation.
Effekten av ett omkretsande dammmoln kan vara en möjlig förklaring. Ett moln av omkretsstjärnigt damm som döljer ljuset från stjärnan en gång per bana skulle dämpa dess ljus tillräckligt för att förklara fenomenet. Närvaron av ett sådant dammmoln skulle avslöjas av ett överskott av ljus som kommer från stjärnan i det mellersta infraröda spektrumet. Dammet skulle absorbera ljus från stjärnan och släppa ut det i form av ljus i det mellersta infraröda området i spektrumet.
Observationer av LSP-stjärnor visar den mellersta infraröda signaturen som är ett tydligt tecken på damm, men korrelationen mellan de två betyder inte att dammet orsakar ljusstyrka variationen. Det kan vara så att dammet är en biprodukt av utmatad massa från själva stjärnan, vars underliggande orsak kan förknippas med ljusförändringen.
Oavsett orsaken till svängningen av ljusstyrka i dessa röda jättar kan vara, det gör att de matar ut massa i stora klumpar eller i form av en expanderande skiva. Naturligtvis kommer ytterligare observationer att vara nödvändiga för att spåra orsaken till detta fenomen.
Resultaten av observationerna från Nicholls och Wood har publicerats i The Astrophysical Journal. Två artiklar som beskriver deras resultat finns tillgängliga på Arxiv, här och här.
Källa: ESO, Arxiv-papper
