Πώς διαμορφώνονται οι αστρικοί άνεμοι των αστεριών που πεθαίνουν

Νέες παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι οι αστρικοί άνεμοι δεν είναι σφαιρικοί όπως πίστευαν προηγουμένως, αλλά αντ' αυτού έχουν μια ποικιλία σχημάτων που μοιάζουν με αυτά των πλανητικών νεφελωμάτων —δημιουργούνται όταν ένα ετοιμοθάνατο αστέρι ρίχνει εκρηκτικά τα εξωτερικά του στρώματα, τα οποία με μια περίεργη ιδιορρυθμία ονομασίας στην πραγματικότητα δεν έχουν τίποτα να κάνει με πλανήτες. Στην πραγματικότητα, αυτοί οι άνεμοι θα μπορούσαν να επισημάνουν τα «καλούπια» με τα οποία διαμορφώνονται τα πλανητικά νεφελώματα.

Η ανακάλυψη έρχεται ως αποτέλεσμα έρευνας που διεξήχθη από μια ομάδα αστρονόμων, συμπεριλαμβανομένης της Leen Decin, από το Ινστιτούτο Αστρονομίας, KU Leuven, και περιγράφεται λεπτομερώς σε άρθρο που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό Science. «Παρατηρήσαμε ότι αυτοί οι άνεμοι είναι κάθε άλλο παρά συμμετρικοί ή στρογγυλοί», λέει ο Decin. "Μερικά από αυτά είναι στην πραγματικότητα αρκετά παρόμοια σε σχήμα με πλανητικά νεφελώματα."

Η ομάδα πιστεύει ότι αυτή η ποικιλία σε αστρικούς ανέμους και πλανητικά νεφελώματα γύρω από αστέρια που πεθαίνουν συνδέονται και είναι αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων με συντροφικά αστέρια σε δυαδικά ζεύγη ή ακόμα και από εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από τα αστέρια. «Ο Ήλιος——ο οποίος θα γίνει τελικά ένας κόκκινος γίγαντας——είναι στρογγυλός όσο μια μπάλα του μπιλιάρδου», εξηγεί ο Ντεσίν. «Οπότε αναρωτηθήκαμε. πώς μπορεί ένα τέτοιο αστέρι να παράγει όλα αυτά τα διαφορετικά σχήματα;»

Τα ευρήματα που συνέλεξε η ομάδα θα μπορούσαν να εξηγήσουν ένα μακροχρόνιο μυστήριο πλανητικών νεφελωμάτων γύρω από αστρικά υπολείμματα, όπως οι κόκκινοι νάνοι, έχουν μια ποικιλία από κοντινά αλλά όχι αρκετά σφαιρικά σχήματα.

Τα πλανητικά νεφελώματα εμφανίζουν τόσο μεγάλο εύρος πολύπλοκων σχημάτων και δομών που παρόλο που η επιρροή των δυαδικών συντρόφων έχει προταθεί ως πιθανή αιτία αυτού του ποικίλου φάσματος ασύμμετρων μορφών, το γεγονός ότι μπορούν να προκύψουν γύρω από αστέρια με σφαιρικά συμμετρικούς αστρικούς ανέμους έχει μέχρι τώρα , παρέμεινε ανεξήγητο.

Η απάντηση που βρήκε η ομάδα είναι ότι αυτοί οι άνεμοι δεν είναι καθόλου συμμετρικοί και ότι το σχήμα των ανέμων ενημερώνει άμεσα το σχήμα των πλανητικών νεφελωμάτων.

Οι σύντροφοι των Dying Stars έχουν κακή επιρροή

Οι παρατηρήσεις των αστρικών ανέμων 14 αστέρων AGB χρησιμοποιώντας τη Συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array που έκανε η ομάδα ήταν τόσο λεπτομερείς που στην πραγματικότητα επέτρεψαν στην ομάδα να κατηγοριοποιήσει τα σχήματα των αστρικών ανέμων και του πλανητικού νεφελώματος. Ορισμένα είχαν σχήμα δίσκου, άλλα περιείχαν σπείρες και μερικά ήταν κωνικά — μια καλή ένδειξη ότι τα σχήματα δεν δημιουργήθηκαν τυχαία — αλλά, κανένα δεν είχε σφαιρική συμμετρία.

Στην πραγματικότητα, η ομάδα συνειδητοποίησε ότι ήταν η παρουσία άλλων άστρων χαμηλής μάζας ή εξωπλανητών κοντά στο πρωτεύον αστέρι που διαμόρφωνε τον αστρικό άνεμο και το πλανητικό νεφέλωμα. Ο καθηγητής Decin είναι έτοιμος να δώσει μια χρήσιμη και πολύχρωμη αναλογία:«Ακριβώς όπως ένα κουτάλι που ανακατεύετε σε ένα φλιτζάνι καφέ με λίγο γάλα μπορεί να δημιουργήσει ένα σπειροειδές σχέδιο, ο σύντροφος ρουφάει υλικό προς το μέρος του καθώς περιστρέφεται γύρω από το αστέρι και σχηματίζει ο αστρικός άνεμος.»

Οι αστρικοί άνεμοι είναι σημαντικοί για τους αστρονόμους καθώς αποτελούν έναν από τους κύριους μηχανισμούς με τους οποίους τα αστέρια χάνουν μάζα. Αυτός ο μηχανισμός γίνεται ακόμη πιο κρίσιμος όταν επιχειρείται να κατανοήσει κανείς τη θανατηφόρα ταραχή αστεριών παρόμοιου μεγέθους με τον Ήλιο και καθώς οι πυρήνες τους συστέλλονται και τα εξωτερικά στρώματα διογκώνονται δημιουργώντας πλανητικά νεφελώματα — τον άλλο σημαντικό παράγοντα απώλειας μάζας στα γηρασμένα αστέρια. Η ανακάλυψη του ρόλου που διαδραματίζουν οι αστρικοί σύντροφοι σε μια τέτοια διαδικασία είναι μια έκπληξη, τουλάχιστον.

«Όλες οι παρατηρήσεις μας μπορούν να εξηγηθούν από το γεγονός ότι τα αστέρια έχουν έναν σύντροφο», λέει ο Decin. «Τα ευρήματά μας αλλάζουν πολύ. Δεδομένου ότι η πολυπλοκότητα των αστρικών ανέμων δεν λαμβανόταν υπόψη στο παρελθόν, οποιαδήποτε προηγούμενη εκτίμηση του ρυθμού απώλειας μάζας των παλαιών αστεριών θα μπορούσε να είναι λανθασμένη κατά έναν παράγοντα έως και 10."

Μετά από αυτήν την ανακάλυψη, η ομάδα θα ερευνήσει τώρα πώς επηρεάζει άλλα κρίσιμα χαρακτηριστικά που εμπλέκονται στα αστέρια της ζωής και του θανάτου όπως ο Ήλιος. Στην πορεία, η ομάδα πιστεύει ότι η έρευνά της θα προσθέσει περισσότερο βάθος στην άποψή μας για τα αστέρια.

«Ήμασταν πολύ ενθουσιασμένοι όταν εξερευνήσαμε τις πρώτες εικόνες», προσθέτει ο συν-συγγραφέας Miguel Montargès, επίσης από το KU Leuven. «Κάθε αστέρι, που ήταν μόνο ένας αριθμός πριν, έγινε ένα άτομο από μόνο του. Τώρα, για εμάς, έχουν τη δική τους ταυτότητα. "Αυτή είναι η μαγεία του να έχεις παρατηρήσεις υψηλής ακρίβειας:τα αστέρια δεν είναι πλέον απλώς σημεία."

Όμως, ενώ βρισκόμαστε στο θέμα του μέλλοντος, η ομάδα λέει ότι τα ευρήματά τους έχουν ιδιαίτερες συνέπειες για το τέλος του δικού μας αστεριού.

Σπειροειδής θανάτου:Πώς πεθαίνει ο ήλιος και τι αφήνει πίσω του

Ο Ήλιος είναι περίπου στα μισά της ζωής του, με το μισό υδρογόνο του πυρήνα του να έχει εξαντληθεί, που σημαίνει ότι σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια θα αρχίσει να πεθαίνει. Για ένα αστέρι της μάζας του Ήλιου, αυτό σημαίνει ότι μεταμορφώνεται σε κόκκινο γίγαντα.

Για αστέρια με μάζα μεγαλύτερη από τον Ήλιο, η κατάρρευση του πυρήνα τους θα πυροδοτήσει μια νέα πνοή, με τη σύντηξη ηλίου σε βαρύτερα στοιχεία να ξεκινά από την τεράστια βαρυτική πίεση, παρέχοντας μια εξωτερική δύναμη που σταματά την κατάρρευση.

Ο Ήλιος, αντίθετα, θα εξασθενίσει καθώς ο πυρήνας του ψύχεται, το πλανητικό νεφέλωμα θα συνεχίσει να επεκτείνεται προς τα έξω, καταλήγοντας τελικά σε έναν λευκό νάνο που περιβάλλεται από διάχυτο υλικό που ήταν κάποτε τα εξωτερικά του στρώματα.

Η έρευνα της ομάδας μας δίνει μια ιδέα για το τι σχήμα θα πάρει αυτό το πλανητικό νεφέλωμα και πώς θα κατασκευαστεί από τους μεγαλύτερους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. «Ο Δίας ή ακόμα και ο Κρόνος——επειδή έχουν τόσο μεγάλη μάζα——θα επηρεάσουν αν ο Ήλιος θα περάσει τις τελευταίες χιλιετίες του στην καρδιά μιας σπείρας, μιας πεταλούδας ή οποιουδήποτε άλλου συναρπαστικού σχήματος που βλέπουμε στα πλανητικά νεφελώματα σήμερα», σημειώνει ο Decin.

"Οι υπολογισμοί μας δείχνουν τώρα ότι μια αδύναμη σπείρα θα σχηματιστεί στον αστρικό άνεμο του παλιού ετοιμοθάνατου Ήλιου."