Bildekreditt: ESO
Astronomer med European Southern Observatory har oppdaget en stjerne som er ekstremt flat. Alle roterende gjenstander i rommet er flatt ut på grunn av rotasjonen. til og med Jorden vår er 21 kilometer bredere ved ekvator enn den er pol til pol. Men denne nye stjernen, kalt Achernar, er 50% bredere ved ekvator enn på stolpene. Det er klart det snurres raskt, men formen passer ikke inn i de nåværende astrofysiske modellene. Det burde miste masse ut i verdensrommet i takt med den går. Tid for noen nye modeller.
Til en første tilnærming er planeter og stjerner runde. Tenk på jorden vi lever på. Tenk på Solen, den nærmeste stjernen, og hvordan den ser ut på himmelen.
Men hvis du tenker mer på det, innser du at dette ikke er helt sant. På grunn av den daglige rotasjonen er den faste jorden litt flat ("skrå") - dens ekvatoriale radius er omtrent 21 km (0,3%) større enn den polare. Stjerner er enorme gassformede sfærer, og noen av dem er kjent for å rotere ganske raskt, mye raskere enn jorden. Dette vil åpenbart føre til at slike stjerner blir flatet. Men hvor flatt?
Nyere observasjoner med VLT-interferometer (VLTI) ved ESO Paranal Observatory har gjort det mulig for en gruppe astronomer [1] å oppnå den desidert mest detaljerte visningen av den generelle formen til en hurtig spinnende varm stjerne, Achernar (Alpha Eridani), den lysest i den sørlige stjernebildet Eridanus (elven).
De opplever at Achernar er mye flatere enn forventet - dens ekvatoriale radius er mer enn 50% større enn den polare! Med andre ord, denne stjernen er formet veldig mye som den kjente spinning-top leketøy, så populær blant små barn.
Den høye utflatningsgraden målt for Achernar - en første innen observasjonsastrofysikk - utgjør nå en enestående utfordring for teoretisk astrofysikk. Effekten kan ikke reproduseres av vanlige modeller av fantastisk interiør med mindre visse fenomener er innarbeidet, f.eks. meridional sirkulasjon på overflaten ("nord-sør bekker") og ujevn rotasjon på forskjellige dybder inne i stjernen.
Som dette eksemplet viser, vil interferometriske teknikker til slutt gi svært detaljert informasjon om formene, overflatebetingelsene og den indre strukturen til stjerner.
VLTI-observasjoner av Achernar
Testobservasjoner med VLT-interferometer (VLTI) ved Paranal Observatory går bra [2], og astronomene har nå begynt å utnytte mange av disse første målingene til vitenskapelige formål.
Et spektakulært resultat, nettopp kunngjort, er basert på en serie observasjoner av den lyse, sørlige stjernen Achernar (Alpha Eridani; navnet er avledet fra “Al Ahir al Nahr” = “The End of the River”), utført mellom september 11. og 12. november 2002. De to 40-cm siderostat-test-teleskopene som tjente til å oppnå “First Light” med VLT-interferometer i mars 2001, ble også brukt til disse observasjonene. De ble plassert på utvalgte posisjoner på VLT-observasjonsplattformen på toppen av Paranal for å gi en "tverrformet" konfigurasjon med to "baselinjer" på henholdsvis 66 m og 140 m, 90? vinkel, jfr. PR-foto 15a / 03.
Med jevne mellomrom ble de to små teleskopene pekt mot Achernar og de to lysstrålene ble rettet mot et felles fokus i VINCI-testinstrumentet i det sentralt beliggende VLT Interferometric Laboratory. På grunn av jordens rotasjon under observasjonene, var det mulig å måle stjernens vinkelstørrelse (sett på himmelen) i forskjellige retninger.
Achernars profil
Et første forsøk på å måle den geometriske deformasjonen av en raskt roterende stjerne ble utført i 1974 med Narrabri Intensity Interferometer (Australia) på den lyse stjernen Altair av den britiske astronomen Hanbury Brown. På grunn av tekniske begrensninger klarte imidlertid disse observasjonene ikke å bestemme mellom forskjellige modeller for denne stjernen. Nylig observerte Gerard T. Van Belle og samarbeidspartnere Altair med Palomar Testbed Interferometer (PTI), og målte det tilsynelatende aksiale forholdet til 1.140? 0.029 og plasserer noen begrensninger for forholdet mellom rotasjonshastighet og stellar helling.
Achernar er en stjerne av den varme B-typen, med en masse på 6 ganger solen. Overflatetemperaturen er rundt 20.000 ° C og ligger i en avstand på 145 lysår.
Den tilsynelatende profilen til Achernar (PR Photo 15b / 03), basert på omtrent 20 000 VLTI-interferogrammer (i K-båndet med en bølgelengde på 2,2 m) med en total integrasjonstid på over 20 timer, indikerer et overraskende høyt aksialforhold på 1,56? 0,05 [3]. Dette er åpenbart et resultat av Achernars raske rotasjon.
Teoretiske implikasjoner av VLTI-observasjonene
Vinkelstørrelsen på Achernars elliptiske profil som indikert i PR Photo 15b / 03 er 0,00253? 0,00006 buesek (hovedakse) og 0,00162? 0,00001 buehastighet (mindre akse) [4]. I den angitte avstanden er de korresponderende stjerneradiene lik 12,0? 0,4 og 7,7? 0,2 solradier, henholdsvis 8,4 og 5,4 millioner km. Den første verdien er et mål på stjernens ekvatorialradius. Den andre er en øvre verdi for den polare radius - avhengig av tilbøyeligheten til stjernens polare akse til siktlinjen, kan den godt være enda mindre.
Det indikerte forholdet mellom ekvatorial- og polaradien til Achernar utgjør en enestående utfordring for teoretisk astrofysikk, spesielt angående massetap fra overflaten forbedret av den raske rotasjonen (sentrifugaleffekten) og også fordelingen av indre vinkelmoment (rotasjonshastigheten ved forskjellige dybder).
Astronomene konkluderer med at Achernar enten må rotere raskere (og dermed nærmere "kritisk" (oppbrytningshastighet) på omtrent 300 km / sek) enn hva spektrale observasjoner viser (ca. 225 km / sek fra utvidelsen av spektralen linjer), eller den må bryte med den stive kroppsrotasjonen.
Den observerte flatingen kan ikke reproduseres av "Roche-modellen" som innebærer rotasjon av massen og massekonsentrasjonen i midten av stjernen. Svikt i denne modellen blir enda tydeligere hvis man tar hensyn til den såkalte “gravitasjonsmørkende” effekten - dette er en ujevn temperaturfordeling på overflaten som absolutt er tilstede på Achernar under en så sterk geometrisk deformasjon.
Outlook
Denne nye målingen gir et fint eksempel på hva som er mulig med VLT-interferometer allerede på dette stadiet av implementeringen. Det lover godt for fremtidige forskningsprosjekter på dette anlegget.
Med den interferometriske teknikken åpnes det nå nye forskningsfelt som til slutt vil gi mye mer detaljert informasjon om formene, overflateforholdene og den indre strukturen til stjerner. Og i en ikke for fjern fremtid vil det bli mulig å produsere interferometriske bilder av disken til Achernar og andre stjerner.
Originalkilde: ESO News Release
