Afbeelding tegoed: ESO
De European Southern Observatory heeft nieuwe beelden vrijgegeven van een relatief nabije ster, Eta Carina, die zich in de laatste stadia van zijn leven zou kunnen bevinden en in de nabije toekomst (astronomisch gesproken) - binnen de komende 10-20.000 jaar als een supernova zou kunnen exploderen. of zo. De ster is 7500 lichtjaar verwijderd, 100 keer de massa van de zon en het meest lichtgevende object in de Melkweg. Sinds 1841 heeft het een prachtige nevel om zich heen gecreëerd door voortdurend buitenlagen af te werpen terwijl het snel ronddraait. Door te kijken hoe Eta Carina verandert, krijgen astronomen waardevolle inzichten in de laatste fasen van het leven van een superzware ster.
Sinds 1841, toen de tot dan toe onopvallende zuidelijke ster Eta Carinae een spectaculaire uitbarsting onderging, hebben astronomen zich afgevraagd wat er precies aan de hand is in deze onstabiele gigantische ster. Vanwege de aanzienlijke afstand - 7500 lichtjaar - waren de details van de ster zelf echter niet waar te nemen.
Het is bekend dat deze ster wordt omgeven door de Homunculusnevel, twee paddenstoelvormige wolken die door de ster worden uitgeworpen, die elk honderden keren groter zijn dan ons zonnestelsel.
Voor het eerst stelde infraroodinterferometrie met het VINCI-instrument op ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI) een internationaal team van astronomen [1] in staat in te zoomen op het binnenste deel van de sterrenwind. Voor Roy van Boekel, leider van het team, geven deze resultaten aan dat "de wind van Eta Carinae extreem langwerpig blijkt te zijn en dat de ster zelf zeer onstabiel is vanwege zijn snelle rotatie."
Een monster aan de zuidelijke hemel
Eta Carinae, de meest stralende ster die in onze Melkweg bekend is, is in alle opzichten een echt monster: hij is 100 keer zo zwaar als onze zon en 5 miljoen keer zo lichtgevend. Deze ster is nu de laatste fase van zijn leven ingegaan en is zeer instabiel. Het ondergaat van tijd tot tijd gigantische uitbarstingen; een van de meest recente gebeurde in 1841 en creëerde de prachtige bipolaire nevel die bekend staat als de Homunculusnevel (zie ESO PR Photo 32a / 03). Op dat moment, en ondanks de relatief grote afstand - 7.500 lichtjaar - werd Eta Carinae kort de op één na helderste ster aan de nachtelijke hemel, alleen overtroffen door Sirius.
Eta Carinae is zo groot dat het, indien geplaatst in ons zonnestelsel, buiten de baan van Jupiter zou reiken. Dit grote formaat is echter enigszins willekeurig. De buitenste lagen worden continu de ruimte in geblazen door stralingsdruk - de impact van fotonen op gasatomen. Veel sterren, waaronder onze zon, verliezen massa door zulke "stellaire winden", maar in het geval van Eta Carinae is het resulterende massaverlies enorm (ongeveer 500 aardmassa's per jaar) en is het moeilijk om de grens tussen de buitenste lagen van de ster en het omringende stellaire windgebied.
VINCI en NAOS-CONICA, twee infraroodgevoelige instellingen op ESO's Very Large Telescope (VLT) bij de Paranal Observatory (Chili), hebben voor het eerst de vorm van het stellaire windgebied onderzocht. De astronomen, die zo ver mogelijk in de stellaire wind keken, konden een deel van de structuur van dit raadselachtige object afleiden.
Het astronoomteam [1] gebruikte eerst de NAOS-CONICA adaptieve optische camera [2], bevestigd aan de 8,2 m VLT YEPUN-telescoop, om de wazige omgeving van Eta Carinae in beeld te brengen, met een ruimtelijke resolutie vergelijkbaar met de grootte van het zonnestelsel vgl. PR Foto 32a / 03.
Deze afbeelding laat zien dat het centrale gebied van de Homunculus-nevel wordt gedomineerd door een object dat wordt gezien als een puntvormige lichtbron met veel lichtgevende 'klodders' in de directe omgeving.
Naar de limiet
Om een nog scherper beeld te krijgen, wendden de astronomen zich tot interferometrie. Deze techniek combineert twee of meer telescopen om een hoekresolutie [3] te bereiken die gelijk is aan die van een telescoop zo groot als de scheiding van de individuele telescopen (zie ESO PR 06/01 en ESO PR 23/01).
Voor de studie van de vrij heldere ster Eta Carinae is het volledige vermogen van de 8,2 m VLT-telescopen niet nodig. De astronomen gebruikten dus VINCI, het VLT INterferometer Commissioning Instrument [4], samen met twee 35 cm siderostat-testtelescopen die in maart 2001 met de VLT Interferometer “First Light” leverden (zie ESO PR 06/01).
De siderostaten werden op geselecteerde posities op het VLT-observatieplatform bovenaan Paranal geplaatst om verschillende configuraties en een maximale basislijn van 62 meter te bieden. Gedurende meerdere nachten werden de twee kleine telescopen op Eta Carinae gericht en werden de twee lichtbundels gericht op een gemeenschappelijke focus in het VINCI-testinstrument in het centraal gelegen VLT Interferometrische Laboratorium. Het was toen mogelijk om de hoekgrootte van de ster (zoals gezien in de lucht) in verschillende richtingen te meten.
Door de ruimtelijke resolutie van deze configuratie tot het uiterste te drijven, slaagden de astronomen erin de vorm van de buitenste laag van Eta Carinae op te lossen. Ze waren in staat ruimtelijke informatie te verstrekken op een schaal van 0,005 boogsec, dat is ongeveer 11 AU (1650 miljoen km) op de afstand van Eta Carinae, wat overeenkomt met de volledige grootte van de baan van Jupiter.
Deze prestatie, verkleind tot terrestrische afmetingen, is te vergelijken met het onderscheid tussen een ei en een biljartbal op een afstand van 2000 kilometer.
Een hoogst ongebruikelijke vorm
De VLTI-waarnemingen brachten de astronomen een verrassing. Ze geven aan dat de wind rond Eta Carinae verbazingwekkend langwerpig is: de ene as is anderhalf keer langer dan de andere! Bovendien blijkt de langere as uitgelijnd te zijn met de richting waarin de veel grotere paddenstoelvormige wolken (te zien op minder scherpe beelden) werden uitgeworpen.
Met een schaal van 10 tot 20-30.000 AU zijn de ster zelf en de Homunculusnevel dus nauw op één lijn in de ruimte.
VINCI was in staat om de grens te detecteren waar de sterrenwind van Eta Carinae zo dicht wordt dat het niet langer transparant is. Blijkbaar is deze stellaire wind veel sterker in de richting van de lange as dan van de korte as.
Volgens de reguliere theorieën verliezen sterren de meeste massa rond hun evenaar. Dit is omdat dit is waar de stellaire wind hulp krijgt bij het opheffen van de middelpuntvliedende kracht die wordt veroorzaakt door de rotatie van de ster. Als dit echter het geval was in het geval van Eta Carinae, zou de rotatieas (door de polen van de ster) dan loodrecht op beide paddenstoelvormige wolken staan. Maar het is vrijwel onmogelijk dat de paddenstoelwolken als spaken in een wiel staan ten opzichte van de draaiende ster. De in 1841 uitgeworpen kwestie zou dan in een ring of torus zijn gestrekt.
Voor Roy van Boekel: “Het huidige totaalbeeld heeft alleen zin als de stellaire wind van Eta Carinae langgerekt is in de richting van de polen. Dit is een verrassende omkering van de gebruikelijke situatie, waarbij sterren (en planeten) door de middelpuntvliedende kracht op de polen worden afgeplat.
De volgende supernova?
Een dergelijke exotische vorm voor sterren van het type Eta Carinae werd door theoretici voorspeld. De belangrijkste aanname is dat de ster zelf, die zich diep in zijn stellaire wind bevindt, om de gebruikelijke reden afgevlakt is aan de polen. Omdat de poolgebieden van deze centrale zone dan dichter bij het centrum liggen waar kernfusieprocessen plaatsvinden, zullen ze echter heter worden. Bijgevolg zal de stralingsdruk in de poolrichtingen hoger zijn en zullen de buitenste lagen boven de poolgebieden van de centrale zone meer "opgeblazen" worden dan de buitenste lagen aan de evenaar.
Ervan uitgaande dat dit model correct is, kan de rotatie van Eta Carinae worden berekend. Het blijkt dat het moet draaien met meer dan 90 procent van de maximale snelheid die mogelijk is (vóór het uiteenvallen).
Eta Carinae heeft andere grote uitbarstingen meegemaakt dan die in 1841, voor het laatst rond 1890. Of er in de nabije toekomst weer een uitbarsting zal plaatsvinden, is onbekend, maar het is zeker dat deze onstabiele gigantische ster zich niet zal vestigen.
Momenteel verliest het zo snel zoveel massa dat er na minder dan 100.000 jaar niets meer van over is. Maar waarschijnlijker zal Eta Carinae zichzelf lang daarvoor vernietigen in een supernova-explosie die mogelijk met het blote oog zichtbaar zou kunnen worden in de hemel overdag. Dit kan "snel" gebeuren op de astronomische tijdschaal, misschien al binnen de komende 10-20.000 jaar.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
