Som alt annet i universet, blir stjerner gamle. I løpet av denne sene perioden av deres fantastiske liv viser rundt 30% av røde giganter med lav masse en merkelig variasjon i lysstyrken som fortsatt er uforklarlig til i dag. En ny undersøkelse av disse typer røde giganter utelukker de fleste av de aktuelle forklaringene som fremsettes, og gjør det nødvendig å finne en ny teori for deres oppførsel.
Røde giganter er et stadium i den senere delen av en sollignende stjerners liv når det meste av drivstoffet som driver kjernefusjon i kjernen av stjernen er utmattet. Den resulterende mangelen på lett trykk som skyver ut mot tyngdekraften får stjernen til å kollapse på seg selv. Når denne kollapsen oppstår, varmer den imidlertid opp et skall med hydrogen rundt kjernen nok til å reignitere fusjon, noe som resulterer i en øke i kjernefusjon som gjør at stjernen blir større på grunn av det økte lystrykket. Dette kan føre til at stjernen blir 1000 til 10.000 ganger mer lysende.
Variasjonen i lysutbyttet fra røde giganter er naturlig - de svulmer opp og krymper ned i et konsistent mønster, noe som resulterer i lysere og svakere lysutganger. Det er imidlertid en forskjell i lysstyrken til omtrent en tredjedel til halvparten av disse stjernene som skjer over lengre tidsperioder, opp til fem år.
Kalt Long Secondary Period (LSP) skjer den endrede lysstyrken til stjernen over lengre tidsskalaer enn pulseringen med kortere periode. Det er denne langsiktige variasjonen i lysstyrke som forblir uforklarlig.
En ny detaljert studie av 58 variable røde giganter i den store magellanske skyen av Peter Wood og Christine Nicholls, begge Research School of Astronomy and Astrophysics ved det australske nasjonale universitetet, viser at de foreslåtte forklaringene på denne mystiske variabiliteten faller under den målte stjernenes egenskaper. Nicholls og tre brukte FLAMES / GIRAFFE-spektrografen på ESOs Very Large Telescope, og kombinerte informasjonen med data fra andre teleskoper som Spitzer romteleskop.
Det er to ledende forklaringer på fenomenet: tilstedeværelsen av en ledsagerobjekt til de røde kjempene som går i bane på en slik måte å endre lysstyrken, eller tilstedeværelsen av en omringende støvsky som på en måte blokkerer lyset som kommer fra stjernen i vår retning i periodisk skala.
En binær følgesvenn til stjernene ville endre bane deres på en slik måte at de ville nærme seg og gå tilbake fra jordens utsiktspunkt, og hvis ledsageren passerte foran stjernen, ville den også dempe lyset som strømmer fra den røde giganten. Når det gjelder en binær følgesvenn, er spektrene for lysstyrkeendringen blant alle disse stjernene relativt like, noe som betyr at alle de røde gigantene som viser LSP-variasjonen, for at denne forklaringen skal fungere, måtte ha en følgesvenn av lignende størrelse omtrent 0,09 ganger solens masse. Dette scenariet vil være ekstremt usannsynlig, gitt det store antallet stjerner som viser denne lysstyrkevariasjonen.
Effekten av en omliggende stjernesky kan være en mulig forklaring. En sky av omskjærende støv som skjuver lyset fra stjernen en gang per bane, ville dempe lyset nok til å forklare fenomenet. Tilstedeværelsen av en slik støvsky kunne avsløres av et overskudd av lys som kommer fra stjernen i det midt-infrarøde spekteret. Støvet ville absorbere lys fra stjernen og sende det ut igjen i form av lys i midten av det infrarøde området av spekteret.
Observasjoner av LSP-stjerner viser den midtinfrarøde signaturen som er et tydelig tegn på støv, men korrelasjonen mellom de to betyr ikke at støvet forårsaker lysstyrkevariasjonen. Det kan være at støvet er et biprodukt av utstøtt masse fra selve stjernen, hvis underliggende årsak kan være forbundet med lysendringen.
Uansett hva årsaken til svingningen i lysstyrken hos disse røde kjempene kan være, får den dem til å skyve ut masse i store klumper eller i form av en ekspanderende plate. Det er klart at ytterligere observasjoner vil være nødvendige for å spore opp årsaken til dette fenomenet.
Resultatene fra observasjonene gjort av Nicholls og Wood er publisert i The Astrophysical Journal. To artikler som beskriver funnene deres er tilgjengelige på Arxiv, her og her.
Kilde: ESO, Arxiv-papirer
