Obrazový kredit: Hubble
Nový výzkum z Hubbleova kosmického dalekohledu ukazuje, že většina velkých umírajících hvězd Wolf-Rayat má v okolí obíhající menší společenskou hvězdu. Wolf-Rayatovy hvězdy začínají nejméně 20krát více než Slunce, trvají jen několik milionů let a poté explodují jako supernovy. Nyní se věří, že tyto hvězdy a jejich společníci přenášejí hmotu, když se obíhají.
Většina masivních a brilantních, ale umírajících hvězd „Wolf-Rayet“ má společnost - menší společenská hvězda obíhající poblíž, podle nových pozorování pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu. Výsledek pomůže astronomům pochopit, jak se vyvíjejí největší hvězdy ve vesmíru. Může také vyřešit záhadu neuvěřitelně hmotných hvězd a zpochybňuje určitý druh odhadu vzdálenosti, který používá zjevnou jasnost hvězdného světla.
Wolf-Rayet (WR) hvězdy začínají život jako kosmičtí titáni, s nejméně 20násobkem hmoty Slunce. Žijí rychle a těžce umírají, explodují jako supernova a odstřelují obrovské množství těžkých prvků do vesmíru pro použití v pozdějších generacích hvězd a planet. „Říkám lidem, že studuji hvězdy, které vytvářejí hodně uhlíku v jejich tělech, a zlato v jejich špercích,“ říká Dr. Debra Wallace z Goddard Space Flight Center NASA, Greenbelt, Md. „Pochopení toho, jak se vyvíjejí hvězdy Wolf-Rayet je kritickým článkem v řetězci událostí, které nakonec vedly k životu. “ Wallace je hlavním autorem článků o tomto výzkumu, které mají být publikovány v Astronomical Journal a Astrophysical Journal.
Než se tyto hvězdy blíží ke konci svých krátkých životů, během fáze „Wolf-Rayet“ fúzují těžké prvky ve svých jádrech v zběsilé snaze zabránit kolapsu pod jejich vlastní obrovskou hmotou. To vytváří intenzivní teplo a záření, které řídí divoký, 2,2 až 5,4 milionu mil za hodinu (3,6 až 9 milionů km / h) hvězdné větry charakteristické pro hvězdy WR (obrázek 1). Tyto větry odfoukávají vnější vrstvy hvězd WR, výrazně snižují jejich hmotnost a komprimují blízké mezihvězdné mraky, spouštějí jejich gravitační kolaps a zapálí novou generaci hvězd.
Protože jsou kosmické vzdálenosti tak velké, může to, co se objeví jako jediná hvězda i při pohledu přes velké dalekohledy (obrázek 2), být ve skutečnosti dvě nebo více hvězd, které se obíhají navzájem (obrázky 3 a 4). V novém výzkumu použila Wallace a její tým vynikající rozlišovací schopnost planetární kamery v nástroji Planetární kamera 2 s širokým polem na palubě Hubble, aby identifikovali nové potenciální společnické hvězdy pro 23 z 61 hvězd WR v naší galaxii. Ačkoli zjevné společenské hvězdy musí být potvrzeny technikou analýzy světla zvanou spektroskopie, tým byl při vyhlášení blízkých hvězdných společníků konzervativní.
"Část hvězd Wolf-Rayet, které mají vizuálně identifikované doprovodné hvězdy, se s našimi pozorováními zvětšila z 15 procent před Hubbleem na 59 procent, což zahrnovalo čtvrtinu známých hvězd WR v naší galaxii," řekl Wallace. "Nebyl bych překvapen, kdyby budoucí pozorování odhalila společníky kolem ještě většího procenta z nich."
Podle týmu by přítomnost doprovodné hvězdy měla výrazně ovlivnit vývoj těchto hvězd. Jedním z mnoha možných vlivů je hromadný přenos. Pokud se hvězdy v určitém okamžiku na oběžné dráze přiblíží k sobě, může jejich gravitační interakce způsobit, že jeden přenese plyn na druhý a významně změní jejich hmotnosti v průběhu času. Protože hmotnější hvězdy spotřebovávají palivo mnohem rychleji než méně hmotné hvězdy, může takový hromadný přenos výrazně změnit jejich životnost. Mezi další vlivy patří změna oběžných drah, rychlosti rotace nebo míry úbytku hmotnosti způsobené tahem jejich gravitace a dopad hvězdných větrů. "Astronomové předpokládali, že Wolf-Rayetovy hvězdy byly jediné, když se snažily vypočítat, jak se vyvíjejí, ale my najdeme většinu společnosti," řekl Wallace. "Je to jako myslet si, že ženatý život bude stejný jako život jako bakalář." Doprovodná hvězda musí nějak změnit život těchto hvězd. “
Protože to, co je považováno za jednu hvězdu, může být ve skutečnosti dva nebo více, může být nutné revidovat ohromné odhady více než stonásobku odhadu Slunce u některých hvězd. "Ve skutečnosti to pomáhá vyjasnit zjevné tajemství, protože astronomové věří, že existuje limit, jak velká může být hvězda," řekl Wallace. "Čím je hvězda hmotnější, tím rychleji spotřebovává palivo a tím jasněji svítí." Nad asi 100 solárními hmotami by se hvězda měla v podstatě od sebe odtrhnout svým intenzivním zářením. “
Výsledkem je také nejistější běžná technika pro odhadování vzdáleností k těmto hvězdám. Abychom dosáhli odhadu vzdálenosti ke hvězdě, získáme spektrální typ hvězdy, analýzu světla hvězdy, která odhalí její jedinečné vlastnosti, jako je otisk prstu. Pro daný typ spektra člověk zná průměrnou absolutní svítivost hvězdy (jak jasná by byla, kdyby byla v určité vzdálenosti - 32,6 světelných let - daleko). Měřením jeho zdánlivé svítivosti (jak jasná se zdá být ve své skutečné, ale neznámé vzdálenosti) lze potom použít vztah mezi její zjevnou a absolutní svítivostí k určení skutečné vzdálenosti. Pokud tam skutečně nejsou dvě (nebo více) hvězdy, které nevidíte, objeví se hvězda WR jasnější, než by měla pro svůj spektrální typ a skutečnou vzdálenost, což způsobí, že bude vzdálenost zkreslena.
Tým zahrnuje Wallace; Dr. Douglas R. Gies z Katedry fyziky a astronomie, Georgia State University, Atlanta, Ga .; Anthony F. J. Moffat, D, partement de Physique, Universit? de Montreal, Quebec, Kanada; a Michael M. Shara, Oddělení astrofyziky, Americké muzeum přírodní historie, New York, N.Y. Výzkum byl financován NASA.
Původní zdroj: NASA News Release
