Kids

eso1239ru — Научный релиз

С телескопом ALMA обнаружена неожиданная спиральная структура

Новые наблюдения открывают секреты умирающей звезды

10 октября 2012 г.

С помощью Атакамской Большой Миллиметровой / субмиллиметровой Решетки ALMA астрономы совершенно неожиданно обнаружили в веществе вокруг старой звезды R Скульптора спиральную структуру. Такая структура, а также внешняя сферическая оболочка, впервые найдены вокруг красного гиганта. Также впервые астрономам удалось получить полную трехмерную картину этой спирали. Вероятно, странная формация обязана своим происхождением скрытой звезде-компаньону, вращающемуся вокруг красного гиганта. Данная работа – одна из первых публикаций, выполненных на стадии предварительного научного тестирования ALMA, она появится в журнале «Природа» (Nature) на этой неделе.

С помощью Атакамской Большой Миллиметровой / субмиллиметровой Решетки ALMA, самого мощного телескопа миллиметрового / субмиллиметрового диапазона в мире, группа астрономов неожиданно обнаружила в газе, окружающем старую звезду R Скульптора [1],[2],[3], спиральную структуру. Ее присутствие указывает на вероятное существование ранее не замеченной звезды-компаньона, обращающейся по орбите вокруг R Скульптора [4]. Астрономы также с удивлением обнаружили, что красный гигант выбрасывает в пространство гораздо больше материала, чем ожидалось.

Мы уже видели прежде оболочки вокруг звезд этого типа, но теперь мы впервые увидели наряду с окружающей звезду оболочкой спираль из вещества, истекающего из звезды ”, – говорит Маттиас Меркер (Matthias Maercker, ESO и Аргеландеровский Институт астрономии, Боннский университет, Германия), ведущий автор статьи, в которой представлены результаты исследования.

Красные гиганты, каким является R Скульптора, выбрасывают в окружающее пространство большое количество вещества; благодаря этому они являются основными поставщиками пылевого и газового сырья, из которого формируются следующие поколения звезд и планетных систем, и в конце концов образуется жизнь.

Даже на стадии предварительного научного тестирования (Early Science phase), в которой были проведены эти наблюдения, ALMA далеко опередила другие субмиллиметровые обсерватории. Предшествующие наблюдения ясно показывали присутствие сферической оболочки вокруг R Скульптора, но ни спиральная структура, ни второй компонент системы не были выявлены.

"Во время наших наблюдений R Скульптора с решеткой ALMA еще не была установлена даже половина общего числа ее антенн. Дух захватывает, если представить, на что будет способна ALMA, когда в 2013 году все ее элементы будут работать", – добавляет Вутер Флеммингс (Wouter Vlemmings, Chalmers University of Technology, Швеция), соавтор работы. 

На поздних стадиях своего существования звезды с массами до восьми масс Солнца становятся красными гигантами и теряют большую часть своей массы в виде плотного звездного ветра. Кроме того, на стадии красного гиганта звезды периодически испытывают тепловые пульсации. Это кратковременная фаза взрывного горения гелия в оболочке вокруг звездного ядра. Термический импульс приводит к выбросу гораздо большего количества вещества с поверхности звезды, в результате чего вокруг нее и образуется протяженная газо-пылевая оболочка. После импульса скорость потери массы звездой снова снижается до нормального значения.

Термические импульсы происходят приблизительно один раз в 10 000 - 50 000 лет и длятся всего несколько сотен лет. Новые наблюдения R Скульптора показывают, что эта звезда испытала тепловой импульс примерно 1800 лет назад и продолжался он около 200 лет. Звезда-компаньон придала звездному ветру от R Скульптора спиральную форму.

Мы воспользовались мощью ALMA, чтобы разглядеть мелкие детали, и теперь, исследовав механизм образования оболочки и спиральной структуры, мы гораздо лучше понимаем, что происходит со звездой до, во время и после теплового импульса”, – говорит  Меркер. “Мы всегда рассчитывали, что ALMA даст нам новый взгляд на Вселенную, но открывать неожиданные и новые вещи уже теперь, в одном из самых первых наблюдательных сетов – это действительно здорово”.  

Чтобы описать наблюдаемую структуру вокруг R Скульптора, исследовательская группа также выполнила компьютерное моделирование эволюции двойной системы [5]. Это моделирование очень хорошо описывает новые наблюдения с ALMA.

"Теоретическое описание всех деталей, наблюдаемых с  ALMA, представляет собой крайне трудную и увлекательную задачу, но наши компьютерные модели показывают, что мы на верном пути. ALMA дает нам новое понимание того, что происходит с этими звездами и что может случиться с Солнцем через несколько миллиардов лет", – говорит Шазрен Мохамед (Shazrene Mohamed, Аргеландеровский Институт Астрономии, Бонн, Германия, и Южно-Африканская астрономическая обсерватория), соавтор работы.

В недалеком будущем наблюдения звезд вроде R Скульптора с ALMA помогут нам понять, каким образом химические элементы, из которых мы сделаны, достигли таких мест, как Земля. Еще такие наблюдения дают нам представление о том,как может выглядеть далекое будущее нашей собственной звезды”, – заключает Маттиас Меркер.

Примечания

[1] R Скульптора – пример звезды с асимптотической ветви гигантов (AGB). Это звезды с начальными массами между 0.8 и 8 солнечных масс на поздних стадиях своей эволюции –холодные красные гиганты с большой потерей массы в форме сильного звездного ветра, как правило, долгопериодические переменные. Их структура такова: крошечное центральное углеродно-кислородное ядро, окруженное оболочкой, в которой происходит ядерное горение гелия и водорода, еще выше – гигантская конвективная оболочка. Солнце в конце концов превратится в AGB-звезду.

[2] Оболочка, образовавшаяся в результате сброса вещества из AGB-звезды, состоит из газа и частичек пыли. Присутствие этих последних может быть выявлено по тепловой эмиссии в диапазоне от далекой инфракрасной области до миллиметровых волн. Излучение молекул CO на миллиметровых волнах позволяет астрономам строить с высоким разрешением карты газовой эмиссии, вызванной сильным звездным ветром, который генерируют AGB-звезды. Такие наблюдения являются также превосходным средством построения распределения газа вокруг этих объектов. Высокая чувствительность ALMA позволяет строить прямые изображения зоны конденсации пыли и получать карты структуры вещества вокруг AGB-звезд, на которых видны детали менее 0.1 секунды дуги.

[3] Похожая спираль, только без окружающей оболочки, замечена при наблюдениях звезды LL Пегаса с Космическим Телескопом Хаббла NASA/ESA. Однако в отличие от новых наблюдений ALMA, эти данные не позволили изучить полную трехмерную структуру объекта. Телескоп Хаббла регистрирует наличие пыли, ALMA – излучение молекул.

[4] Невидимые двойные также предложены для объяснения странных форм, наблюдаемых в связанных с рассматриваемым объектах – планетарных туманностях. После стадии AGB звезды промежуточных и малых масс (0.8–8 масс Солнца) заканчивают свою жизнь образованием планетарной туманности. Это светящиеся остатки газовой оболочки вокруг звезды, сброшенной ею на стадии AGB, ионизованные ультрафиолетовым излучением центральной звезды. Многие планетарные туманности имеют исключительно сложную и разнообразную морфологию. В качестве механизма образования такого разнообразия форм предлагались двойные центральные звезды, звездные диски и магнитные поля.

[5] Моделировалась двойная система, состоящая из главного компонента – AGB-звезды в фазе термального импульса и маленького вторичного компонента. В модели принимались следующие параметры: расстояние между компонентами системы 60 астрономических единиц, общая масса системы – две массы Солнца, орбитальный период 350 лет.

Узнать больше

Исследование представлено в статье “Unexpectedly large mass loss during the thermal pulse cycle of the red giant star R Sculptoris”, Maercker et al., которая выйдет в журнале Nature.

Состав группы: M. Maercker (ESO; Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Germany), S. Mohamed (Argelander Institute for Astronomy; South African Astronomical Observatory, South Africa), W. H. T. Vlemmings (Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Onsala, Sweden), S. Ramstedt (Argelander Institute), M. A. T. Groenewegen (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgium), E. Humphreys (ESO), F. Kerschbaum (Department of Astronomy, University of Vienna, Austria), M. Lindqvist (Onsala Space Observatory), H. Olofsson (Onsala Space Observatory), C. Paladini (Department of Astronomy, University of Vienna, Austria), M. Wittkowski (ESO), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory, Chile) and L. A. Nyman (Joint ALMA Observatory).

В 2012 году исполняется 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) – ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) – крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Международный астрономический инструмент ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка – The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) совместный проект ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (National Radio Astronomy Observatory – NRAO), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (National Astronomical Observatory of Japan – NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно возглавляются и управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Торжественное открытие Обсерватории ALMA состоится 13 марта 2013 г.

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Matthias Maercker
ESO ALMA Cofund Fellow
Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Germany
Телефон: +49 228 735768
Сотовый: +49 176 706 21 632
Email: maercker@astro.uni-bonn.de

Wouter Vlemmings
Onsala Space Observatory
Chalmers University of Technology, Sweden
Телефон: +46 31 772 5509
Сотовый: +46 733 544 667
Email: wouter.vlemmings@chalmers.se

Shazrene S. Mohamed
Postdoctoral Research Fellow
South African Astronomical Observatory, Cape Town, South Africa
Телефон: +27 21 447 0025 ext 7025
Сотовый: +27 729 661 707
Email: shazrene@saao.ac.za

Douglas Pierce-Price
Public Information Officer, ESO
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6759
Email: dpiercep@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1239.

О релизе

Релиз №:eso1239ru
Название:R Sculptoris
Тип:• Milky Way : Star : Type : Variable
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2012Natur.490..232M

Изображения

Curious spiral spotted by ALMA around red giant star R Sculptoris (data visualisation)
Curious spiral spotted by ALMA around red giant star R Sculptoris (data visualisation)
только на английском
The red giant star R Sculptoris in the constellation of Sculptor (The Sculptor)
The red giant star R Sculptoris in the constellation of Sculptor (The Sculptor)
только на английском
Wide-field view of the sky around the red giant star R Sculptoris
Wide-field view of the sky around the red giant star R Sculptoris
только на английском

Видео

Slicing through a 3D ALMA view of the material around the red giant star R Sculptoris
Slicing through a 3D ALMA view of the material around the red giant star R Sculptoris
только на английском
Slicing through a 3D model of the material around the red giant star R Sculptoris
Slicing through a 3D model of the material around the red giant star R Sculptoris
только на английском
Zooming into the red giant star R Sculptoris
Zooming into the red giant star R Sculptoris
только на английском
Model of the evolution of the material around the old star R Sculptoris over 2000 years
Model of the evolution of the material around the old star R Sculptoris over 2000 years
только на английском

Также смотрите наши