Zmienność czerwonych olbrzymów

Zmienność czerwonych olbrzymówOriginal Press Release
Szeroko zakrojone badania przeprowadzone za pomocą teleskopu ESO VLT (Very Large Telescope) nie przyniosły rozwiązania zagadki gwiazd podobnych do Słońca, z których około 1/3 wykazuje niezwykłe, mające okres około roku, zmiany jasności w późnym okresie ewolucji.

Z uzyskanych danych wynika jednoznacznie, że wszystkie możliwe do tej porywyjaśnienia nie zdają egzaminu w konfrontacji z obserwacjami

Christine Nicholls

„Uzyskaliśmy jak do tej pory najbardziej kompletny zbiór danych obserwacyjnych dla tej klasy, podobnych do Słońca, gwiazd i z danych tych wynika jednoznacznie, że wszystkie możliwe do tej pory wyjaśnienia nie zdają egzaminu w konfrontacji z obserwacjami „- mówi Christine Nicholls z Obserwatorium Mount Stromlo, główna autorka publikacji prezentującej wyniki badań na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i Astrophysical Journal.

Zagadka, której wyjaśnienia poszukiwali naukowcy, sięga lat 30. XX wieku i dotyczy około 1/3 podobnych do Słońca gwiazd w Drodze Mlecznej i innych galaktykach. Wszystkie gwiazdy o masach podobnych do Słońca zanim odejdą na emeryturę jako białe karły stają się chłodnymi, czerwonymi olbrzymami. Te stare gwiazdy wykazują silną okresową zmienność jasności o okresie rzędu kilku lat.

„Uważa się, że takie zmiany wynikają z efektu pulsacji gwiazdy „- mówi Nicholls. -” W skrócie olbrzymie gwiazdy regularnie puchną a następnie kurczą się pojaśniając i gasnąc. Jednakże mnie więcej jedna trzecia tych gwiazd wykazuje niewyjaśnioną dodatkową zmienność w dłuższych okresach – sięgających pięciu lat.”

Aby ustalić pochodzenie dodatkowej zmienności astronomowie monitorowali 58 gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana w okresie 2,5 roku. Za pomocą spektrografu wysokiej rozdzielczości FLAMES/GIRAFFE zainstalowanego na teleskopie VLT uzyskali widma tych gwiazd oraz powiązali dane z obrazami uzyskanymi przez inne teleskopy zespołów MACHO i OGLE, uzyskując w efekcie robiący wrażenie zbiór danych fizycznych tych zmiennych.

Tego rodzaju badania często pozwalają rozwiązać kosmiczne zagadki eliminując teorie zaproponowane przez astrofizyków. Jednak w tym przypadku wyniki wyeliminowały wszystkie propozycje i pokazały astrofizykom, iż pytanie pozostaje otwarte.

„Nowo zebrane dane wskazują, że pulsacje są mało prawdopodobnym wyjaśnieniem dodatkowej zmienności „- mówi Peter Wood, kierujący zespołem. -„Innym możliwym mechanizmem produkującym zmiany jasności byłaby zmienność wynikająca z istnienia gwiazdy towarzyszącej w układzie podwójnym. Jednak nasze obserwacje nie pasują również do tej hipotezy.”

Dodatkowo analiza wykazała, że mechanizm odpowiedzialny za tajemniczą zmienność powoduje, iż gwiazdy te wyrzucają znaczne ilości masy między innymi w postaci rozszerzających się dysków.

Źródła:

  • P. R. Wood and C. P. Nicholls, “Evidence for mass ejection associated with long secondary periods in red giants”, Astrophysical Journal
  • C. P. Nicholls et al., “Long Secondary Periods in Variable Red Giants”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
  • ESO: Brightness Variations of Sun-like Stars: The Mystery Deepens
  • Zdjęcie: ESO/S. Steinhöfel
Brightness Variations of Sun-like Stars: The Mystery Deepens

An extensive study made with ESO’s Very Large Telescope deepens a long-standing mystery in the study of stars similar to the Sun. Unusual year-long variations in the brightness of about one third of all Sun-like stars during the latter stages of their lives still remain unexplained. Over the past few decades, astronomers have offered many possible explanations, but the new, painstaking observations contradict them all and only deepen the mystery. The search for a suitable interpretation is on.

“Astronomers are left in the dark, and for once, we do not enjoy it,” says Christine Nicholls from Mount Stromlo Observatory, Australia, lead author of a paper reporting the study. “We have obtained the most comprehensive set of observations to date for this class of Sun-like stars, and they clearly show that all the possible explanations for their unusual behaviour just fail.”

The mystery investigated by the team dates back to the 1930s and affects about a third of Sun-like stars in our Milky Way and other galaxies. All stars with masses similar to our Sun become, towards the end of their lives, red, cool and extremely large, just before retiring as white dwarfs. Also known as red giants, these elderly stars exhibit very strong periodic variations in their luminosity over timescales up to a couple of years.

“Such variations are thought to be caused by what we call ‘stellar pulsations’,” says Nicholls. “Roughly speaking, the giant star swells and shrinks, becoming brighter and dimmer in a regular pattern. However, one third of these stars show an unexplained additional periodic variation, on even longer timescales — up to five years.”

In order to find out the origin of this secondary feature, the astronomers monitored 58 stars in our galactic neighbour, the Large Magellanic Cloud, over two and a half years. They acquired spectra using the high resolution FLAMES/GIRAFFE spectrograph on ESO’s Very Large Telescope and combined them with images from other telescopes [1], achieving an impressive collection of the properties of these variable stars.

Outstanding sets of data like the one collected by Nicholls and her colleagues often offer guidance on how to solve a cosmic puzzle by narrowing down the plethora of possible explanations proposed by the theoreticians. In this case, however, the observations are incompatible with all the previously conceived models and re-open an issue that has been thoroughly debated. Thanks to this study, astronomers are now aware of their own “ignorance” — a genuine driver of the knowledge-seeking process, as the ancient Greek philosopher Socrates is said to have taught.

“The newly gathered data show that pulsations are an extremely unlikely explanation for the additional variation,” says team leader Peter Wood. “Another possible mechanism for producing luminosity variations in a star is to have the star itself move in a binary system. However, our observations are strongly incompatible with this hypothesis too.”

The team found from further analysis that whatever the cause of these unexplained variations is, it also causes the giant stars to eject mass either in clumps or as an expanding disc. “A Sherlock Holmes is needed to solve this very frustrating mystery,” concludes Nicholls.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *