Afbeelding tegoed: Hubble
Nieuw onderzoek van de Hubble-ruimtetelescoop geeft aan dat de meerderheid van de grote stervende Wolf-Rayat-sterren een kleinere begeleidende ster in de buurt heeft. Wolf-Rayat-sterren beginnen minstens 20 keer de massa van de zon, duren slechts een paar miljoen jaar en exploderen vervolgens als supernovae. Er wordt nu aangenomen dat deze sterren en hun metgezellen massa overdragen terwijl ze om elkaar heen draaien.
Het merendeel van de massieve en schitterende maar stervende "Wolf-Rayet" -sterren heeft gezelschap - een kleinere begeleidende ster die in een baan om de aarde draait, volgens nieuwe waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop. Het resultaat zal astronomen helpen begrijpen hoe de grootste sterren in het heelal evolueren. Het kan ook het mysterie van onmogelijk massieve sterren oplossen en vraagtekens zetten bij een bepaald soort afstandsschatting die gebruik maakt van de schijnbare helderheid van sterrenlicht.
Wolf-Rayet (WR) -sterren beginnen hun leven als kosmische titanen, met minstens 20 keer de massa van de zon. Ze leven snel en sterven hard, exploderen als supernova en schieten enorme hoeveelheden zware elementen de ruimte in voor gebruik in latere generaties van sterren en planeten. "Ik vertel mensen dat ik de sterren bestudeer die veel koolstof in hun lichaam en het goud in hun sieraden hebben gemaakt", zegt Dr. Debra Wallace van het Goddard Space Flight Center van NASA, Greenbelt, MD. "Begrijpen hoe Wolf-Rayet-sterren evolueren is een cruciale schakel in de keten van gebeurtenissen die uiteindelijk tot leven hebben geleid. ” Wallace is de hoofdauteur van artikelen over dit onderzoek die zullen worden gepubliceerd in het Astronomical Journal en het Astrophysical Journal.
Tegen de tijd dat deze sterren aan het einde van hun korte leven zijn, tijdens de "Wolf-Rayet" -fase, smelten ze zware elementen in hun kernen in een verwoede poging om ineenstorting onder hun eigen immense massa te voorkomen. Dit genereert intense hitte en straling die felle, 2,2 miljoen tot 5,4 miljoen mijl per uur (3,6 miljoen tot 9 miljoen km / uur) stellaire winden aandrijft die kenmerkend zijn voor WR-sterren (afbeelding 1). Deze winden blazen de buitenste lagen van WR-sterren weg, waardoor hun massa aanzienlijk wordt verminderd en nabijgelegen interstellaire wolken worden gecomprimeerd, waardoor hun zwaartekracht instort en een nieuwe generatie sterren wordt ontstoken.
Omdat kosmische afstanden zo groot zijn, kan wat als een enkele ster verschijnt, zelfs wanneer bekeken door grote telescopen (afbeelding 2), in feite twee of meer sterren zijn die in een baan om elkaar draaien (afbeeldingen 3 en 4). In het nieuwe onderzoek gebruikten Wallace en haar team de superieure oplossende kracht van de planetaire camera in het Wide-Field Planetary Camera 2-instrument aan boord van Hubble om nieuwe potentiële metgezelsterren te identificeren voor 23 van de 61 WR-sterren in ons sterrenstelsel. Hoewel de schijnbare begeleidende sterren moeten worden bevestigd met een lichtanalysetechniek genaamd spectroscopie, was het team conservatief in het verklaren van nabije metgezellen.
"Het deel van de Wolf-Rayet-sterren met visueel geïdentificeerde begeleidende sterren zoomde met onze waarnemingen van 15 procent vóór Hubble naar 59 procent, waaronder een kwart van de bekende WR-sterren in ons sterrenstelsel", zei Wallace. "Het zou me niet verbazen als toekomstige waarnemingen metgezellen rond een nog groter percentage van hen onthullen."
De aanwezigheid van een begeleidende ster zou volgens het team van grote invloed moeten zijn op hoe deze sterren evolueren. Een van de vele mogelijke invloeden is massaoverdracht. Als de sterren ergens in hun baan dicht bij elkaar komen, kan hun zwaartekrachtinteractie ervoor zorgen dat de ene gas naar de andere overbrengt, waardoor hun massa in de loop van de tijd aanzienlijk verandert. Aangezien zwaardere sterren hun brandstof veel sneller opgebruiken dan minder zware sterren, kan een dergelijke massaoverdracht hun levensduur aanzienlijk veranderen. Andere invloeden zijn onder meer het veranderen van banen, rotatiesnelheden of massaverliessnelheden door de aantrekkingskracht van hun zwaartekracht en de impact van stellaire winden. "Astronomen gingen ervan uit dat Wolf-Rayet-sterren single waren toen ze probeerden te berekenen hoe ze evolueren, maar we merken dat de meesten gezelschap hebben", zei Wallace. "Het is alsof je denkt dat het huwelijksleven hetzelfde zal zijn als het leven als een vrijgezel. Een metgezel moet op de een of andere manier het leven van deze sterren veranderen. '
Aangezien wat als één ster wordt gezien, in feite twee of zelfs meer kan zijn, moeten voor een groot aantal sterren verbazingwekkende massa-schattingen van meer dan honderd keer die van de zon worden gemaakt, naar beneden worden bijgesteld. "Dit helpt eigenlijk om een duidelijk mysterie op te helderen, omdat astronomen geloven dat er een limiet is aan hoe groot een ster kan zijn", zei Wallace. 'Hoe zwaarder een ster, hoe sneller hij zijn brandstof verbruikt en hoe helderder hij schijnt. Boven ongeveer 100 zonsmassa's moet een ster zichzelf in wezen uit elkaar blazen door zijn intense straling. ”
Het resultaat maakt ook een veelgebruikte techniek voor het schatten van afstanden tot deze sterren onzekerder. Om een afstandsschatting tot een ster te krijgen, krijgt men het spectrale type van de ster, een analyse van het licht van de ster dat zijn unieke kenmerken onthult, zoals een vingerafdruk. Voor een bepaald spectraal type kent men de gemiddelde absolute helderheid van de ster (hoe helder zou het zijn als het op een bepaalde afstand - 32,6 lichtjaar - verwijderd was). Door de schijnbare helderheid te meten (hoe helder het lijkt te zijn op zijn werkelijke, maar onbekende afstand), kan men vervolgens de relatie tussen zijn schijnbare en absolute helderheid gebruiken om de werkelijke afstand te bepalen. Als er echt twee (of meer) sterren zijn die je niet ziet, lijkt de WR-ster helderder te zijn dan zou moeten vanwege het spectrale type en de echte afstand, waardoor de afstand verkeerd wordt ingeschat.
Het team bestaat uit Wallace; Dr. Douglas R. Gies van het Department of Physics and Astronomy, Georgia State University, Atlanta, Ga .; Anthony F. J. Moffat, D? Partement de Physique, Universit? de Montr? al, Quebec, Canada; en Michael M. Shara, Department of Astrophysics, American Museum of Natural History, New York, N.Y. Het onderzoek werd gefinancierd door NASA.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
