Pressemeddelelse

Kosmiske sprinklere forklaret

Et usædvanligt par af aldrende stjerner skaber en planetarisk tåges spektakulære form

8. november 2012

Med ESOs Very Large Telescope har astronomer opdaget et stjernepar, der kredser om hinanden midt i af et af de mest bemærkelsesværdige eksempler på en planetarisk tåge. Det nye resultat bekræfter en længe debatteret teori om, hvad der styrer de spektakulære og symmetriske former af det materiale, der slynges ud i rummet. Resultaterne offentliggøres den 9. november 2012 i tidsskriftet Science.

Planetariske tåger [1] er glødende skaller af gas omkring hvide dværge – sollignende stjerner i de afsluttende faser af deres liv. Fleming 1 er et smukt eksempel, der har meget symmetriske jetstrømme [2], som skaber klumpede, buede mønstre. Tågen er beliggende i det sydlige stjernebillede Centaurus (Kentauren) og blev opdaget for lidt over et århundrede siden af Williamina Fleming [3], en tidligere tjenestepige, der blev hyret af Harvard College Observatory efter at have vist sine evner indenfor astronomi.

Astronomer har længe drøftet, hvordan disse symmetriske jetstrømme kan opstå, men er hidtil ikke nået til enighed. Nu har et forskerhold ledet af Henri Boffin (ESO, Chile) kombineret nye observationer af Fleming 1 lavet med Very Large Telescope (VLT) med eksisterende computerberegninger for – for første gang – i detaljer at forklare, hvordan disse bizarre former dannes.

Forskerholdet har brugt ESOs VLT til at studere lyset, der kommer fra den centrale stjerne. De har fundet ud af, at Fleming 1 sandsynligvis ikke har én, men to hvide dværge i centrum, der kredser om hinanden på 1,2 døgn. Selvom dobbeltstjerner tidligere er blevet fundet i hjertet på planetariske tåger, er systemer med to hvide dværge, der kredser om hinanden, meget sjældne [4].

”Oprindelsen af de smukke og indviklede former i Fleming 1 og lignende objekter har været kontroversiel i mange årtier,” siger Henri Boffin. “Astronomer har forslået en dobbeltstjerne før, men man troede, at parret i det tilfælde ville være vidt adskilt med en omløbstid på flere år eller længere. Takket være vores modeller og observationer, som giver os mulighed for at undersøge dette usædvanlige system i stor detalje og kigge lige ind i tågens hjerte, har vi fundet ud af,  at parret er flere tusinde gange tættere på hinanden.“

Når en stjerne, der er op til otte gange tungere end Solen nærmer sig slutningen af sit liv, blæser den sine ydre lag af og begynder at miste materiale. Det tillader stjernens varme indre kerne til at stråle kraftigt, hvilket får boblen af gas, der breder sig ud fra stjernen, til at gløde klart som en planetarisk tåge.

Mens stjerner er kugleformede, er mange af disse planetariske tåger forbavsende komplekse med knuder, filamenter og intense jetstrømme af materiale, der danner indviklede mønstre. Nogle af de mest spektakulære tåger – herunder Fleming 1 – har en punktsymmetrisk struktur [5]. For denne planetariske tåge betyder det, at materialet synes at skyde ud fra begge poler af det centrale område i S-formede strømme. Dette nye studie viser, at disse mønstre i Fleming 1 er resultatet af det tætte samspil af to stjerner – et stjernepars overraskende svanesang.

”Det er det hidtil mest omfattende eksempel på en central dobbeltstjerne, hvor simuleringer korrekt har vist, hvordan den har dannet sin omgivende tåge – og på en virkelig spektakulær måde,” forklarer medforfatter Brent Miszalski fra EAAO og SALT (Sydafrika).

Stjerneparret i midten af denne tåge er afgørende for at forklare dens observerede struktur. Da stjernerne blev ældre, udvidede de sig og i en del af den tid, fungere den ene som en stjernevampyr, der sugede materiale fra sin ledsagerstjerne. Dette materiale strømmede ind mod vampyrstjernen og dannede en skive omkring den, en såkaldt tilvækstskive [6]. De to kredsende stjerner vekselvirkede begge med denne skive og fik den til at opføre sig som en slingrende snurretop – en type bevægelse, der kaldes præcession. Denne bevægelse påvirker adfærden af alt materiale, som er slynget ud fra polerne af systemet, såsom jetstrømme.  Den nye undersøgelse bekræfter nu, at slingrende tilvækstskiver i dobbeltstjernesystemer er årsag til fantastiske symmetriske mønstre omkring planetariske tåger som Fleming 1.

De dybe billeder fra VLT har også ført til opdagelsen af en klumpet ring af materiale i den indre tåge. En sådan ring af materiale ved man også eksisterer i andre familier af dobbeltstjernesystemer og synes at være et afslørende kendetegn for tilstedeværelsen af et stjernepar.

”Vores resultater bringer endnu en bekræftelse af den rolle, som samspillet af et stjernepar spiller for at forme og måske endda danne planetariske tåger,” slutter Boffin.   

Noter

[1] Planetariske tåger har intet med planeter at gøre. Navnet opstod i det attende århundrede, hvor nogle af disse objekter lignede skiverne af fjerne planeter, når de blev set gennem små teleskoper.

[2] Jetstrømme er meget hurtige udstrømninger af gas, der skydes ud fra kerneområderne i planetariske tåger. De er ofte kollimerede – materialet kommer ud i parallelle strømme – hvilket betyder, at de kun spredes meget lidt, når de breder sig ud i rummet.

[3] Fleming 1 er opkaldt efter den skotske astronom Williamina Fleming, der opdagede den i 1910. Oprindeligt arbejdede hun som stuepige hos direktøren for Harvard College Observatory i 1880’erne, men Fleming blev senere hyret til at behandle astronomiske data på observatoriet som en af Harvard-beregnerne, der var en gruppe af dygtige kvindelige medarbejdere, som udførte matematiske beregninger og kontorarbejde. I løbet af sin tid opdagede hun – og blev krediteret for – talrige astronomiske objekter, herunder 59 gaståger, mere end 310 variable stjerner og 10 novaer. Dette objekt har også mange andre navne, herunder PN G290.5+07.9, ESO 170-6 og HEN 2-66.

[4] Forskerholdet studerede stjernerne ved hjælp af FORS-instrumentet på Very Large Telescope på ESOs Paranal-observatorium i Chile. Udover at tage billeder af objektet, bredte de også lyset ud i dets forskellige farver for at få information om bevægelserne samt temperatur og kemisk sammensætning af det centrale objekt.

Den primære og sekundære stjerne har vist sig at være henholdsvis 0,5 til 0,86 og 0,7 til 1,0 gange tungere end Solen. Holdet var i stand til at udelukke muligheden, for at der er en ”normal” stjerne som Solen i det dobbelte stjernesystem ved at analysere lyset fra de to stjerner og studere systemets lysstyrke. Mens systemet roterer, ændres dets lysstyrke kun meget lidt. En normal stjerne ville være blevet opvarmet af sin varme hvide dværg og fordi den altid ville vende den samme side mod sin ledsagerstjerne (som Månen gør med Jorden), ville det medføre en ”varm og lysende” samt en ”kold og mørk” side, der let ville ses som en regulær variation i lysstyrken. Det centrale objekt er således sandsynligvis et par af hvide dværge – et sjældent og eksotisk fund.

[5] I dette tilfælde har hver del af tågen et nøjagtigt sidestykke i samme afstand til stjernen, men i den modsatte retning – den slags symmetri, der ses på billedkortene i en almindelig pakke spillekort.

[6] En sådan skive dannes, når strømmen af materiale, der undslipper en stjerne, krydser den såkaldte Roche-grænse. Indenfor denne grænse er alt stof bundet til sin værtsstjerne ved hjælp af tyngdekraften og kan ikke undslippe.  Når dette område fyldes op og grænsen overskrides, forsvinder masse væk fra stjernen og overføres til et nærtliggende legeme, for eksempel den anden stjerne i et dobbeltstjernesystem, og danner en tilvækstskive.

Mere information

Denne forskning præsenteres i artiklen “An Interacting Binary System Powers Precessing Outflows of an Evolved Star”, H. M. J. Boffin et al., der offentliggøres i tidsskriftet Science den 9. november 2012.

Holdet består af H. M. J. Boffin (Europæisk Syd Observatorium, Chile), B. Miszalski (South African Astronomical Observatory; Southern African Large Telescope Foundation, Sydafrika), T. Rauch (Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Tübingen, Tyskland), D. Jones (Europæisk Syd Observatorium, Chile), R. L. M. Corradi (Instituto de Astrofísica de Canarias; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Spanien), R. Napiwotzki (University of Hertfordshire, Storbritannien), A. C. Day-Jones (Universidad de Chile, Chile) og J. Köppen (Observatoire de Strasbourg, Frankrig).

I år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESOs aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel
• Billeder af VLT

Kontakter

Henri Boffin
ESO
Santiago, Chile
Tel: +56 2 463 3126
E-mail: hboffin@eso.org

David Jones
ESO
Santiago, Chile
Tel: +56 2 463 3086
E-mail: djones@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1244 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.