Pressemeddelelse

En himmelsk sommerfugl bryder ud fra sin støvede puppe

SPHERE viser de tidligste stadier i dannelsen af en planetarisk tåge

10. juni 2015

Vi kan se, hvordan en ældre stjerne danner en sommerfuglelignende planetarisk tåge i nogle af de skarpeste billder, som nogensinde er taget med ESOs Very Large Telescope. Det er observationer af den røde kæmpestjerne L2 Puppis gjort med det nyinstallerede instrument SPHERE. I den særlige indstilling af instrumentet, som kaldes ZIMPOL kan man tydeligt se en tætliggende ledsager til stjernen. Der er endnu mange uopklarede aspekter af de sene stadier i en stjernes liv. Særligt hvordan det går til, at planetariske tåger har en symmetrisk dobbeltstruktur, hvor de for eksempel kan ligne timeglas.

L2 Puppis er omkring 200 lysår borte, så det er en af de nærmeste røde kæmper, og den nærmer sig afslutningen på sit stjerneliv. De nye observationer med SPHERE i ZIMPOL-mode blev foretaget i synligt lys, med adaptiv optik i en særligt aktiv og præcis version. Billederne blev korrigeret med den adaptive optik i langt højere grad end sædvanligt, så svage objekter og strukturer tæt ved klare lyskilder kan ses i større detalje end vanligt. Det er første gang, der bliver publiceret resultater med denne nøjagtighed af en stjerne af denne type.

ZIMPOL kan give billeder, der er tre gange skarpere end de fra NASA/ESA Hubble rumteleskopet,  og de nye observationer viser støvet omkring L2 Puppis i fine detaljer[1]. De bekræfter tidligere observationer med NACO, at støvet findes i en skive, som set fra Jorden vender næsten præcist med kanten til os. De nye billeder er dog meget mere detaljerede. De oplysninger om polarisering af lyset, som kan trækkes ud af ZIMPOL har tillige gjort det muligt for forskerholdet at konstruere en tredimensionel model af støvskiven[2].

Astronomerne fandt ud af, at støvskiven begynder omkring 900 millioner kilometer fra stjernen - det er lidt større afstand end afstanden fra Solen til Jupiter -, og de opdagede, at skiven krænger sig udad, så der dannes en symmetrisk, næsten cylinderagtig struktur omkring stjernen. Holdet observerede også en anden lyskilde omkring 300 millioner kilometer, eller den dobbelte afstand imellem Jorden og Solen, fra L2 Puppis. Denne meget tætte ledsagerstjerne er sandsynligvis også en rød kæmpestjerne med en lignende masse, men yngre.

Sammenfaldet af en stor støvmængde omkring en langsomt døende stjerne og en ledsagestjerne betyder, at dette her er præcis den type system, hvor man forventer en bipolær planetarisk tåge vil danne sig. Alle tre elementer ser ud til at være nødvendige, men der skal også en god portion held til, hvis egenskaberne skal føre til, at der dukker en himmelsk sommerfugl ud af denne støvede puppe.

Artiklens hovedforfatter, Pierre Kervella forklarer: "Det er et af de store klassiske problemer i moderne astrofysik at forklare oprindelsen til bipolære planetariske tåger. Specielt den mekanisme, som stjernerne anvender for at sende deres indhold af metaller tilbage, ud i rummet. Det er en proces, som er vigtig at forstå, for det er dette materiale, som senere skal bruges til at danne senere generationer af planetsystemer".|

Ud over L2 Puppis udkrængede skive fandt forskerholdet to kegler af stof, som udsendes vinkelret på skiven. I disse skiver fandt de to lange lst buede strenge af stof, og det er særligt vigtigt. Forskerholdet antager, at den ene af disse strenge skyldes vekselvirkningen imellem L2 Puppis og ledsagestjernens stjernevind og strålingstryk. Den anden stofbue skyldes sandsynligvis vekselvirkningen imellem stjernevindene fra de to stjerner, eler det er resultatet af, at der findes en anden skive omkring ledsagestjernen. Det afleder man af, nøjagtigt hvor de to buer udspringer.

Der mangler stadig meget at forstå, men der er to førende teorier til forklaring af de bipolære planetariske tåger. Begge har som forudsætning, at der er tale om et dobbeltstjernesystem[3]. De nye observationer tyder på, at stjerneparret efter al sandsynlighed senere vil danne en sommerfuglefigur.

Pierre Kervella slutter: "Ledsagestjernen kredser om L2 Puppis med en omløbstid på nogle få år, så vi forventer at se den forme skiven omkring den røde kæmpestjerne. Vi vil kunne følge udviklingen af støvstrukturerne omkring stjernen mens de sker - og det er  en meget sjælden og spændende mulighed".

Noter

[1] SPHERE/ZIMPOL kombinationen bruger avanceret adaptiv optik til at skabe billeder, som er  diffraktionsbegrænsede. Det betyder, at optiske instrumenter kommer meget tættere på deres teoretiske opløsningsevne, hvor atmosfærens indvirkninger er fjernet. Teknikken tillader også, at man kan observere meget svagere objekter meget tæt på en klar stjerne. Billederne optages i synligt lys, og det er meget kortere bølgelængder end man tidligere har arbejdet med med adaptiv optik. Det har hidtil mest været infrarødt lys. De to faktorer betyder, at der er opnået væsentligt skarpere billeder end hidtil med VLT. Dog er der opnået større opløsning med VLT anvendt som interferometer, men med den teknik dannes der ikke billeder direkte.

[2] Støvet i skiven har spredt stjernelyset meget effektivt, og set fra Jorden er lyset stærkt polariseret. Den egenskab er brugt af forskerholdet til at skabe en tredimensionel model af støvområderne, ved hjælp af både ZIMPOL og NACO data. Modellen er baseret på et modelværktøj til beskrivelse af strålingstransport med titlen RADMC-3D. Ud fra et givet sæt parametre for støvet simulerer modellen hvordan fotoner bevæger sig igennem støvområderne.

[3] Den første teori går ud på, at støvet, som dannes af den primære, døende stjernes stjernevind holdes tilbage i en ringformet bane af den anden stjernes stjernevind og  strålingstryk. Den masse, som derefter tabes fra hovedstjernen kanaliseres eller samles i denne skive, så stoffet tvinges væk i to modsat rettede søjler vinkelret på skiven.

Den anden teori går ud fra, at det meste af det stof, som udsendes fra den døende stjerne samles ind af nabostjernen. Den begynder så at danne en skive og to kraftige stråler udad. Hvad der måtte være tilbage af stof i lokalområdet presses væk af stjernevinden fra den døende stjerne, og det vil danne en omgivende sky af støv og gas, ligesom det normalt ville ske i et enkeltstjernesystem.

Ledsagestjernens nydannede dobbelt-jet bevæger sig væk med langt større kraft end den døende stjernes stjernevind, så derfor skæres der to hulrum ud igennem det omgivende støv. Det skulle så forårsage den karakteristiske dobbelthed i de planetariske tåger.

Mere information

Resultaterne offentliggøres i en artiken med titlen “The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis”, af P. Kervella, et al., i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics for 10. juni 2015.

Holdet består af P. Kervella (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU, Frankrig; Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile; LESIA Observatoire de Paris, CNRS, UPMC; Université Paris-Diderot, Meudon, Frankrig), M. Montargès (LESIA, France;  Institut de Radio-Astronomie Millimétrique, St Martin d’Hères, Frankrig), E. Lagadec (Laboratoire Lagrange, Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Frankrig), S. T. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, Tucson, Arizona, USA), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), J. H. Girard (ESO, Chile), K. Ohnaka (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Perrin (LESIA, Frankrig) and A. Gallenne (Universidad de Concepción, Departamento de Astronomía, Concepción, Chile).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

 

Links

• Forskningsartiklen
• Fotos af VLT
• ESOcast video om ZIMPOL/SPHERE and polarimetry
• Flere oplysninger om SPHERE

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark Stellar Astrophysics Centre Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: 8715 5597
Mobil: 4059 4520
Email: eson-denmark@eso.org

Pierre Kervella
Departamento de Astronomía, Universidad de Chile
Santiago, Chile
Mobil: +33 628 076 550
Email: pierre.kervella@obspm.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1523 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.