Afbeelding tegoed: ESO
Astronomen met het European Southern Observatory hebben een ster ontdekt die extreem plat is Alle roterende objecten in de ruimte worden afgeplat vanwege hun rotatie; zelfs onze aarde is 21 kilometer breder op de evenaar dan pool-naar-pool. Maar deze nieuwe ster, Achernar genaamd, is aan de evenaar 50% breder dan aan de polen. Het draait duidelijk snel, maar de vorm past niet in de huidige astrofysische modellen. Het zou massa in de ruimte moeten verliezen met de snelheid die het gaat. Tijd voor wat nieuwe modellen.
Voor een eerste benadering zijn planeten en sterren rond. Denk aan de aarde waarop we leven. Denk aan de zon, de dichtstbijzijnde ster, en hoe hij er aan de hemel uitziet.
Maar als je er meer over nadenkt, realiseer je je dat dit niet helemaal waar is. Door de dagelijkse rotatie is de vaste aarde enigszins afgeplat ("afgeplat") - de equatoriale straal is ongeveer 21 km (0,3%) groter dan de polaire. Sterren zijn enorme gasvormige bollen en van sommige is bekend dat ze vrij snel draaien, veel sneller dan de aarde. Dit zou er natuurlijk voor zorgen dat dergelijke sterren plat worden. Maar hoe plat?
Recente waarnemingen met de VLT-interferometer (VLTI) bij de ESO Paranal-sterrenwacht hebben een groep astronomen [1] in staat gesteld verreweg het meest gedetailleerde beeld te krijgen van de algemene vorm van een snel draaiende hete ster, Achernar (Alpha Eridani), de helderste in het zuidelijke sterrenbeeld Eridanus (de rivier).
Ze vinden dat Achernar veel vlakker is dan verwacht - de equatoriale straal is meer dan 50% groter dan de polaire! Met andere woorden, deze ster lijkt erg op het bekende speelgoed met tol, zo populair bij jonge kinderen.
De hoge mate van afvlakking gemeten voor Achernar - een primeur in observationele astrofysica - vormt nu een ongekende uitdaging voor theoretische astrofysica. Het effect kan niet worden gereproduceerd door gangbare modellen van stellaire interieurs tenzij bepaalde verschijnselen zijn opgenomen, b.v. meridionale circulatie aan de oppervlakte ("noord-zuid stromen") en niet-uniforme rotatie op verschillende diepten binnen de ster.
Zoals dit voorbeeld laat zien, zullen interferometrische technieken uiteindelijk zeer gedetailleerde informatie opleveren over de vormen, oppervlaktecondities en inwendige structuur van sterren.
VLTI-waarnemingen van Achernar
Testwaarnemingen met de VLT-interferometer (VLTI) in het Paranal-observatorium verlopen goed [2], en de astronomen zijn nu begonnen met het exploiteren van veel van deze eerste metingen voor wetenschappelijke doeleinden.
Een zojuist aangekondigd spectaculair resultaat is gebaseerd op een reeks waarnemingen van de heldere, zuidelijke ster Achernar (Alpha Eridani; de naam is afgeleid van "Al Ahir al Nahr" = "The End of the River"), uitgevoerd tussen september 11 en 12 november 2002. Voor deze waarnemingen werden ook de twee 40 cm siderostat-testtelescopen gebruikt die in maart 2001 met de VLT-interferometer “First Light” leverden. Ze werden op geselecteerde posities op het VLT-observatieplatform bovenaan Paranal geplaatst om een "kruisvormige" configuratie te bieden met twee "basislijnen" van respectievelijk 66 m en 140 m bij 90? hoek, cf. PR Foto 15a / 03.
Op regelmatige tijdsintervallen werden de twee kleine telescopen op Achernar gericht en werden de twee lichtstralen gericht op een gemeenschappelijke focus in het VINCI-testinstrument in het centraal gelegen VLT Interferometrische Laboratorium. Door de rotatie van de aarde tijdens de waarnemingen was het mogelijk om de hoekgrootte van de ster (zoals gezien in de lucht) in verschillende richtingen te meten.
Achernar's profiel
Een eerste poging om de geometrische vervorming van een snel roterende ster te meten, werd in 1974 uitgevoerd met de Narrabri Intensity Interferometer (Australië) op de heldere ster Altair van de Britse astronoom Hanbury Brown. Vanwege technische beperkingen konden die waarnemingen echter niet kiezen tussen verschillende modellen voor deze ster. Meer recentelijk observeerden Gerard T. Van Belle en medewerkers Altair met de Palomar Testbed Interferometer (PTI), waarbij de schijnbare axiale verhouding werd gemeten als 1.140? 0.029 en het stellen van enkele beperkingen aan de relatie tussen rotatiesnelheid en stellaire helling.
Achernar is een ster van het hete B-type, met een massa van 6 keer die van de zon. De oppervlaktetemperatuur is ongeveer 20.000 ° C en bevindt zich op een afstand van 145 lichtjaar.
Het schijnbare profiel van Achernar (PR Photo 15b / 03), gebaseerd op ongeveer 20.000 VLTI-interferogrammen (in de K-band met een golflengte van 2,2 urn) met een totale integratietijd van meer dan 20 uur, duidt op een verrassend hoge axiale verhouding van 1,56? 0,05 [3]. Dit is duidelijk een gevolg van de snelle rotatie van Achernar.
Theoretische implicaties van de VLTI-waarnemingen
De hoekgrootte van het elliptische profiel van Achernar, zoals aangegeven in PR Foto 15b / 03, is 0,00253? 0.00006 arcsec (hoofdas) en 0.00162? 0,00001 arcsec (kleine as), respectievelijk [4]. Op de aangegeven afstand zijn de corresponderende sterrenstralen gelijk aan 12,0? 0.4 en 7.7? 0,2 zonnestralen, respectievelijk 8,4 en 5,4 miljoen km. De eerste waarde is een maat voor de equatoriale straal van de ster. De tweede is een bovenste waarde voor de polaire straal - afhankelijk van de helling van de polaire as van de ster tot de gezichtslijn, kan deze zelfs nog kleiner zijn.
De aangegeven verhouding tussen de equatoriale en polaire radii van Achernar vormt een ongekende uitdaging voor theoretische astrofysica, met name wat betreft massaverlies van het oppervlak versterkt door de snelle rotatie (het centrifugaal effect) en ook de verdeling van het interne impulsmoment (de rotatiesnelheid bij verschillende diepten).
De astronomen concluderen dat Achernar ofwel sneller moet draaien (en dus dichter bij de "kritische" (uiteenvallen) snelheid van ongeveer 300 km / sec) dan wat de spectrale waarnemingen laten zien (ongeveer 225 km / sec vanaf de verbreding van het spectrale lijnen) of het moet de rotatie van het stijve lichaam schenden.
De waargenomen afvlakking kan niet worden gereproduceerd door het “Roche-model” dat impliceert dat het lichaam roteert en de massaconcentratie in het midden van de ster. Het falen van dat model is nog duidelijker als rekening wordt gehouden met het zogenaamde "zwaartekrachtverduistering" -effect - dit is een niet-uniforme temperatuurverdeling op het oppervlak die zeker aanwezig is op Achernar onder zo'n sterke geometrische vervorming.
Outlook
Deze nieuwe meting geeft een mooi voorbeeld van wat er al mogelijk is met de VLT-interferometer in dit stadium van implementatie. Het belooft veel goeds voor de toekomstige onderzoeksprojecten in deze faciliteit.
Met de interferometrische techniek openen zich nu nieuwe onderzoeksvelden die uiteindelijk veel gedetailleerdere informatie zullen opleveren over de vormen, oppervlaktecondities en de inwendige structuur van sterren. En in een niet al te verre toekomst zal het mogelijk worden om interferometrische afbeeldingen te maken van de schijven van Achernar en andere sterren.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
