Bildekreditt: NRAO
Astronomer som bruker National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radioteleskop benytter seg av en en gang-i-livet mulighet til å se en gammel stjerne plutselig røre tilbake til ny aktivitet etter å ha kommet til slutten av sitt normale liv. Deres overraskende resultater har tvunget dem til å endre ideene sine om hvordan en så gammel, hvit dvergstjerne kan tenne på nytt sin kjernefysiske ovn for en endelig eksplosjon av energi.
Datasimuleringer hadde spådd en serie hendelser som ville følge en slik antennelse av fusjonsreaksjoner, men stjernen fulgte ikke skriptet - hendelser beveget seg 100 ganger raskere enn simuleringene spådde.
"Vi har nå produsert en ny teoretisk modell for hvordan denne prosessen fungerer, og VLA-observasjonene har gitt de første bevisene som støtter vår nye modell," sa Albert Zijlstra, University of Manchester i Storbritannia. Zijlstra og hans kolleger presenterte funnene sine i 8. aprilutgaven av tidsskriftet Science.
Astronomene studerte en stjerne kjent som V4334 Sgr, i stjernebildet Skytten. Det er bedre kjent som "Sakurai's Object", etter den japanske amatørastronomen Yukio Sakurai, som oppdaget det 20. februar 1996, da det plutselig brøt ut i ny lysstyrke. Først trodde astronomer utbruddet var en vanlig novaeksplosjon, men videre undersøkelse viste at Sakurai's Object var alt annet enn vanlig.
Stjernen er en gammel hvit dverg som hadde gått tom for hydrogendrivstoff for kjernefusjonsreaksjoner i kjernen. Astronomer tror at noen slike stjerner kan gjennomgå en endelig utbrudd av fusjon i et heliumskall som omgir en kjerne av tyngre kjerner som karbon og oksygen. Imidlertid er utbruddet av Sakurai's Object den første slike eksplosjonen sett i moderne tid. Stellarutbrudd observert i 1670 og 1918 kan ha vært forårsaket av det samme fenomenet.
Astronomer forventer at solen vil bli en hvit dverg om omtrent fem milliarder år. En hvit dverg er en tett kjerne igjen etter at en stjerners normale, fusjonsdrevne liv er slutt. En teskje hvitt dvergmateriale ville veie rundt 10 tonn. Hvite dverger kan ha masser opp til 1,4 ganger solen; større stjerner kollapser på slutten av livet til enda tettere nøytronstjerner eller sorte hull.
Datasimuleringer indikerte at varmespurert konveksjon (eller "kokende") ville bringe hydrogen fra stjernens ytre konvolutt ned i heliumskallet, og få et kort glimt av ny kjernefusjon. Dette vil føre til en plutselig økning i lysstyrken. De originale datamaskinmodellene antydet en sekvens av observerbare hendelser som ville oppstå i løpet av noen hundre år.
"Sakurai's objekt gikk gjennom de første fasene i denne sekvensen på bare noen få år - 100 ganger raskere enn vi forventet - så vi måtte revidere modellene våre," sa Zijlstra.
De reviderte modellene spådde at stjernen raskt skulle gjenoppvarmes og begynne å ionisere gasser i det omkringliggende området. "Dette er hva vi nå ser i våre siste VLA-observasjoner," sa Zijlstra.
"Det er viktig å forstå denne prosessen. Sakurai's Object har kastet ut en stor mengde karbon fra sin indre kjerne ut i rommet, både i form av gass og støvkorn. Disse vil finne veien inn i romområdene der nye stjerner dannes, og støvkornene kan bli integrert i nye planeter. Noen karbonkorn som er funnet i en meteoritt, viser isotopforhold som er identiske med de som finnes i Sakurai's Object, og vi tror de kan ha kommet fra en slik hendelse. Resultatene våre antyder at denne kilden for kosmisk karbon kan være langt viktigere enn vi mistenkte før, ”la Zijlstra til.
Forskerne fortsetter å observere Sakurai's Object for å dra nytte av den sjeldne muligheten til å lære om prosessen med gjenantennelse. De gjør nye VLA-observasjoner akkurat denne måneden. De nye modellene deres spår at stjernen vil varme veldig raskt, og deretter sakte avkjøle seg igjen, og avkjøle seg til sin nåværende temperatur omtrent år 2200. De tror det kommer til å bli en gjenoppvarmingsepisode til før den starter sin endelige avkjøling til et stjerneslyng.
Zijlstra jobbet med Marcin Hajduk ved University of Manchester og Nikolaus Copernicus University, Torun, Polen; Falk Herwig fra Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof ved Queen's University i Belfast og Royal Observatory of Belgium; Florian Kerber fra European Southern Observatory i Tyskland; Stefan Kimeswenger ved Universitetet i Innsbruck, Østerrike; Don Pollacco fra Queen's University i Belfast; Aneurin Evans fra Keele University i Staffordshire, Storbritannia; Jose Lopez fra det nasjonale autonome universitetet i Mexico i Ensenada; Myfanwy Bryce fra Jodrell Bank Observatory i Storbritannia; Stewart P.S. Eyres fra University of Central Lancashire i Storbritannia; og Mikako Matsuura ved University of Manchester.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
