Csillagászok egy csoportja a közelmúltban Arizonai három infravörös optikai távcsövét (IOTA) használta három egymással összekötött távcsővel, hogy a jövőben 4 milliárd évet vegyenek részt, amikor a Nap léggömbjei egy vörös óriás csillaggá válnak. Megfigyelték több vörös óriáscsillagot - a Napunk végső sorsát -, és felfedezték a felületüket, hogy foltosak és változatosak, hatalmas napfoltok borítják őket.
Mivel a csillagászok egyre inkább két távcsövet kapcsolnak interferométerként, hogy a távoli csillagok részletesebb részleteit felfedjék, a Keck Observatory csillagász bemutatja, hogy három vagy még több távcsövet össze lehet kapcsolni.
Sam Ragland csillagász az Arizonai három egymással összekötött teleszkóp infravörös optikai távcsövét (IOTA) használta, hogy példátlan részleteket kapjon a régi vörös óriáscsillagokról, amelyek a Nap esetleges sorsát képviselik.
Meglepő módon azt találta, hogy a megkérdezett vörös óriások csaknem egyharmada nem volt egyenletesen fényes arcon, hanem foltos volt, talán a napfoltokhoz hasonló nagy foltokra vagy felhőkre, pulzáló borítékok által generált sokkhullámokra vagy akár bolygókra is utalva.
"A tipikus vélemény az, hogy a csillagoknak szimmetrikus gázgömböknek kell lenniük" - mondta Ragland, az interferométer szakember. "De ezeknek a piros óriásoknak 30% -a mutatott aszimmetriát, ami kihatással van a csillagok evolúciójának utolsó szakaszaira, amikor a csillagok, mint a Nap, bolygó-ködökké fejlődnek."
A Ragland és munkatársai által elért eredmények azt is igazolják, hogy az infravörös távcsövek trióját, sőt kvintetét vagy szextetjét össze lehet kapcsolni, hogy a közeli infravörös képeken nagyobb felbontású képeket kapjanak, mint korábban lehetett.
"Több mint két távcsővel felfedezhet egy teljesen másfajta tudományt, mint amit két távcsővel meg lehetne tenni" - mondta.
„Nagy lépés egy két távcsőből háromra való áttérés.” - tette hozzá Lee Anne Willson, a tanulmány társszerzője, a fizika és csillagászat professzora az Ames-i Iowa Állami Egyetemen. „Három távcsővel nemcsak meg lehet mondani, milyen nagy a csillag, hanem hogy szimmetrikus vagy aszimmetrikus. Még több távcsővel el lehet kezdeni képet alakítani. ”
Ragland, Willson és kollégáik az Egyesült Államok és Franciaország intézményeiben, ideértve a NASA-t, az The Astrophysical Journal által nemrégiben elfogadott dokumentumban tették közzé észrevételeiket és következtetéseiket.
Ironikus módon az IOTA teleszkópos tömb, amelyet a Mt.-nél közösen működtettek. Pénz megtakarítás céljából a Harvard Egyetemen, a Massachusetts Egyetemen, a Wyoming Egyetemen és a Massachusetts Technológiai Intézet Lincoln laboratóriumában lévő Smithsonian Astrophysical Observatory, a Harvard Egyetem és a Massachusetts Institute of Technology Lincoln laboratóriumát Hopkinsnak pénzt takarít meg. Az első kétteleszkópos interferométer 1993-ban elérhetővé vált, és egy harmadik, 45 centiméteres teleszkóp 2000-ben történő hozzáadása létrehozta az első optikai és infravörös interferométer-triót.
Az IOTA igazgatója, Wesley A. Traub, korábban a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA), és most a Jet Propulsion Laboratory-ban, felajánlotta Raglandnak és kollégáinak, hogy a tömb segítségével próbálják ki többszörös távcsövek interferometria határait, és talán tanuljon meg valamit a Nap végső sorsáról.
Az interferométerek két vagy több távcső fényét egyesítik, hogy részletesebb képet kapjanak, és egy olyan távcső felbontását szimulálják, amely olyan nagy, mint a távcsövek közötti távolság. Míg a rádiócsillagászok évek óta tömböket használnak sokkal nagyobb távcsövek szimulálására, előnyük a viszonylag hosszú hullámhosszok - méter vagy centiméter -, ami megkönnyíti a frakcionált hullámhossz-különbségek észlelését a fény érkezési ideje között az elválasztott távcsövek között. Sokkal nehezebb az interferometria elvégzése a közeli infravörös tartományban - 1,65 mikron hullámhosszon, vagy kb. Milliméteres század hullámhosszon, mint Ragland ezt tette -, mivel a hullámhosszok közel egymillióod a rádióhullámok hullámhosszain.
"Rövid hullámhosszon a műszer stabilitása komoly akadályt jelent" - mondta Ragland. "Még a rezgés teljesen megsemmisíti a mérést."
A csillagászok egy új technológiát is alkalmaztak a három IOTA távcső fényének kombinálására: egy fél hüvelykes széles szilárdtest chip, amelyet úgynevezett integrált optikai fénysugár-kombinátornak (IONIC) fejlesztettek ki, amelyet Franciaországban fejlesztettek ki. Ez ellentétben áll a tipikus interferométerrel, amely sok tükrből áll, hogy a fényt több távcsőből egy közös detektorra irányítsa.
Ragland fő hangsúlya az alacsony és közepes tömegű csillagok - a Nap tömegének háromnegyedétől a Nap tömegének háromszorosaig terjedve -, amikor életük végére közelednek. Ezek a csillagok, amelyek több milliárd évvel ezelőtt vörös óriásokká váltak, amikor elkezdték elégetni a héliumot, amely a hidrogén élete során felhalmozódott. Végül azonban ezek a csillagok egy sűrű szén- és oxigénmagból állnak, amelyet egy héj vesz körül, ahol a hidrogén héliummá, majd héliummá szénné és oxigénné alakul. Ezeknek a csillagoknak a többségében a hidrogén és a hélium váltakozva tüzelőanyagként változik, és a csillag fényereje 100 000 év alatt változik, amikor az üzemanyag megváltozik. Sok esetben a csillagok végső 200 000 évüket Mira változóként töltenek - egy csillagfajta, amelynek fénye rendszeresen változik a fényerő alatt, 80-1000 nap alatt. A Cetus csillagképben Mira néven ismert csillag prototípusának nevezték el őket.
"Ennek egyik oka, hogy engem érdekel, az, hogy a Napunk egy bizonyos ponton, most 4 milliárd évvel később megteszi ezt az utat" - mondta Ragland.
Ebben az időszakban ezek a csillagok kezdik elfújni a külső rétegeiket egy „szélszélben”, amely végül egy fehér törpét hagy maga után a bővülő bolygó-köd közepén. Willson modellezi azokat a mechanizmusokat, amelyek révén ezek a végső színpadi csillagok elveszítik tömegüket, elsősorban erős csillagszelek ellenére.
Ezeknek a csökkenő időknek a során a csillagok hónapok és évek nagyságrendjében is pulzálnak, mivel a külső rétegek kifelé nyúlnak, mint egy kioldószelep - mondta Willson. Ezeknek az úgynevezett aszimptotikus óriáságú csillagoknak sok a Mira változó, amely rendszeresen változik, amikor a molekulák képződnek, és áttetsző vagy csaknem átlátszatlan kokonát hoznak létre az idő csillagának körül. Noha ezeknek a csillagoknak nem kör alakúnak bizonyultak, az aszimmetrikus tulajdonságokat, mint például a foltos fényerő, két távcsöves interferométerrel lehetetlen észlelni - mondta Ragland.
Ragland és munkatársai az IOTA-val összesen 35 Mira változót, 18 félig rendszeres változót és 3 szabálytalan változót figyelték meg, a Tejút-galaxisunkban mintegy 1300 fényév alatt a Földön. A Mira változó közül tizenkettőnek aszimmetrikus fényereje bizonyult, míg a félszabályozók közül csak három és az egyik szabálytalanság ezt a foltot mutatta.
Ragland szerint ez a foltos fényerő oka nem egyértelmű. Willson modellezése kimutatta, hogy egy társ, például egy olyan bolygó, amelynek pályája hasonló a Jupiter pályájához a saját rendszerünkben, ébresztést válthat ki a csillagszélben, amely aszimmetriaként mutatkozik meg. Még egy közelebbi Föld-szerű bolygó is észlelhető ébresztést generálhat, ha a csillagszél elég erős volt, bár a kibővített borítékhoz túl közel lévő bolygó gyorsan befelé húzódik és a csillag elpárologtatja.
Alternatív megoldásként a csillagból nagy mennyiségű anyag felhőkondenzálódhat, amely a csillag egy részének vagy egészének a fényét blokkolja.
Bármi is az oka, mondta Willson: „Ez azt mondja nekünk, hogy téves a feltételezés, hogy a csillagok egyenletesen fényesek. Lehet, hogy ki kell dolgoznunk a háromdimenziós modellek új generációját. ”
"Ez a tanulmány, amely a késői típusú csillagok osztályának valaha volt legnagyobbja, először mutatja be, hogy a késői típusú csillagok, különösen a Mira változók és a szén csillagok milyen mértékben mutatják a meleg és a hideg foltok hatását" - mondta a társszerző William Danchi, a NASA Goddard űrrepülési központja. "Ennek kihatása van arra, hogy miként értelmezzük a megfigyeléseket, amikor infravörös interferométert használunk bolygók keresésére a vörös óriások körül."
Ragland társszerzői Traub; Jean-Pierre Berger, P. Kern és F. Malbet, a Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG) franciaországi tagja; Danchi; J. D. Monnier és E. Pedretti, a Michigan-i Egyetem, Ann Arbor; Willson; N. P. Carleton, M. G. Lacasse és M. Pearlman, a CfA; R. Millan-Gabet, a kaliforniai Technológiai Intézet; F. Schloerb, M. Brewer, K. Perraut, K. Souccar és G. Wallace, a Massachusettsi Egyetem, Amherst; W. Cotton a Nemzeti Rádiós Csillagászati Megfigyelőközpont Virginiából; Charles H. Townes a kaliforniai egyetemen, Berkeley; P. Haguenauer, az ALCATEL űripar, Cannes, Franciaország; és P. Labeye a Grenoble-i Laboratoire d'Electronique de Technologie de l'Information (LETI) részéről, amely a Francia Atomenergia Bizottság (CEA) része. Az IONIC chipet a LAOG, az Institut de Microé lectronique, az lectromagné tis et Photonique (IMEP) és a LETI közösen fejlesztette ki.
A munkát a NASA egy Michelson posztdoktori ösztöndíj és a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatta.
A W. M. Keck Obszervatórium tudományos partnerségként működik a Kaliforniai Technológiai Intézet, a Kaliforniai Egyetem és a NASA között. A megfigyelőközpontot a W. Keck Alapítvány nagylelkű pénzügyi támogatása tette lehetővé.
Eredeti forrás: Keck sajtóközlemény
