Net als al het andere in het universum worden sterren oud. Tijdens deze late periode van hun stellaire leven vertoont ongeveer 30% van de reuzen met een lage massa een merkwaardige variabiliteit in hun helderheid die tot op de dag van vandaag onverklaard blijft. Een nieuw overzicht van dit soort rode reuzen sluit de meeste van de huidige verklaringen uit, waardoor het nodig is om een nieuwe theorie voor hun gedrag te vinden.
Rode reuzen vormen een fase in het latere deel van het leven van een zonachtige ster, wanneer het grootste deel van de brandstof voor kernfusie in de kern van de ster is uitgeput. Het resulterende gebrek aan lichte druk die tegen de zwaartekracht in duwt, zorgt ervoor dat de ster op zichzelf instort. Wanneer deze ineenstorting optreedt, wordt er echter een schaal waterstof rond de kern opgewarmd die voldoende is om de fusie opnieuw te doen ontstaan, wat resulteert in toename in kernfusie die ervoor zorgt dat de ster groter wordt als gevolg van de verhoogde lichtdruk. Dit kan ertoe leiden dat de ster 1.000 tot 10.000 keer meer licht krijgt.
Variabiliteit in de lichtopbrengst van rode reuzen is natuurlijk - ze zwellen op en krimpen in een consistent patroon, wat resulteert in helderdere en minder heldere lichtopbrengsten. Er is echter een verschil in de helderheid van ongeveer een derde tot de helft van deze sterren die zich voordoet over langere tijdsperioden, tot een maximum van vijf jaar.
Genaamd de Long Secondary Period (LSP), de veranderende helderheid van de ster vindt plaats over langere tijdschalen dan de kortere periode pulsatie. Het is deze langdurige variatie in helderheid die onverklaard blijft.
Een nieuwe gedetailleerde studie van 58 variabele rode reuzen in de Grote Magelhaense wolk door Peter Wood en Christine Nicholls, beide van de Onderzoekschool voor Astronomie en Astrofysica aan de Australian National University, toont aan dat de voorgestelde verklaringen voor deze mysterieuze variabiliteit niet voldoen aan de gemeten eigenschappen van de sterren. Nicholls en Wood gebruikten de FLAMES / GIRAFFE-spectrograaf op ESO's Very Large Telescope en combineerden de informatie met gegevens van andere telescopen zoals de Spitzer-ruimtetelescoop.
Er zijn twee belangrijke verklaringen voor het fenomeen: de aanwezigheid van een begeleidend object bij de rode reuzen die in een baan om hun helderheid draaien, of de aanwezigheid van een circumstellaire stofwolk die op de een of andere manier het licht dat van de ster in onze richting komt, blokkeert. op periodieke schaal.
Een binaire metgezel van de sterren zou hun baan zo veranderen dat ze vanuit het gezichtspunt van de aarde zouden naderen en zich zouden terugtrekken, en als de metgezel voor de ster langs zou gaan, zou het ook het licht dat van de rode reus stroomt, dimmen. In het geval van een binaire metgezel zijn de spectra van de helderheidsverandering tussen al deze sterren relatief vergelijkbaar, wat betekent dat om deze uitleg te laten werken, alle rode reuzen die de LSP-variatie vertonen, een metgezel van vergelijkbare grootte zouden moeten hebben , ongeveer 0,09 keer de massa van de zon. Dit scenario is uiterst onwaarschijnlijk, gezien het grote aantal sterren dat deze helderheidsvariatie laat zien.
Het effect van een circumstellaire stofwolk zou een mogelijke verklaring kunnen zijn. Een wolk van circumstellair stof die het licht van de ster eenmaal per baan verduistert, zou het licht voldoende dimmen om het fenomeen te verklaren. De aanwezigheid van zo'n stofwolk zou worden onthuld door een teveel aan licht afkomstig van de ster in het midden-infraroodspectrum. Het stof zou licht van de ster absorberen en het opnieuw uitzenden in de vorm van licht in het midden-infrarode gebied van het spectrum.
Waarnemingen van LSP-sterren tonen de midden-infrarode handtekening die een veelbetekenend teken van stof is, maar de correlatie tussen de twee betekent niet dat het stof de helderheidsvariatie veroorzaakt. Het kan zijn dat het stof een bijproduct is van de uitgestoten massa van de ster zelf, waarvan de onderliggende oorzaak kan worden geassocieerd met de verandering in helderheid.
Wat de oorzaak van de oscillatie van helderheid in deze rode reuzen ook is, het zorgt ervoor dat ze massa uitwerpen in grote klonten of in de vorm van een expanderende schijf. Uiteraard zijn verdere observaties nodig om de oorzaak van dit fenomeen op te sporen.
De resultaten van de opmerkingen van Nicholls en Wood zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. Twee artikelen die hun bevindingen beschrijven, zijn beschikbaar op Arxiv, hier en hier.
Bron: ESO, Arxiv-documenten
