Een internationaal team van astronomen heeft het Eta Carinae-sterrenstelsel tot in het kleinste detail ooit in beeld gebracht. Eta Carinae is een kolossaal dubbelstersysteem dat bestaat uit twee massieve sterren die om elkaar heen draaien. Het wordt bijna 8 gevonden, 000 lichtjaar van de aarde in de Carinanevel, een gigantisch stervormingsgebied in de Carina-Boogschutterarm van de Melkweg.

De beelden stelden de astronomen in staat om onverwachte nieuwe structuren in het binaire systeem waar te nemen, inclusief een gebied tussen de twee sterren waarin extreem hoge snelheid stellaire winden botsen.

"Met deze observaties we waren in staat om de zone in kaart te brengen waarin de twee sterrenwinden botsen en ervoor te zorgen dat we de basisparameters van het binaire systeem echt begrijpen, " zei Augusto Damineli, Hoogleraar aan het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van São Paulo, Geofysica &Atmosferische Wetenschappen (IAG-USP) in Brazilië.

Damineli heeft met steun van FAPESP al meer dan 20 jaar mysterieuze verschijnselen bestudeerd waarbij Eta Carinae betrokken is en is een van de drie Braziliaanse auteurs van het artikel dat is gepubliceerd door Astronomie en astrofysica .

De andere twee zijn Mairan Macedo Teodoro, een onderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center, en José Henrique Groh de Castro Moura, een professor aan het Trinity College Dublin in Ierland.

Volgens de onderzoekers is het binaire paar Eta Carinae is zo massief en helder dat de straling die ze produceren atomen van hun oppervlak scheurt en ze de ruimte in spuwt. Deze verdrijving van atomair materiaal wordt sterrenwind genoemd.

De razende winden van Eta Carinae zijn veel sneller en dichter dan de zonnewind die van onze eigen zon komt. Ze botsen hevig in de zone tussen de twee sterren met snelheden die kunnen oplopen tot 10 miljoen km per uur.

Het gecombineerde effect van de twee stellaire winden die met extreme snelheden op elkaar botsen, is het creëren van temperaturen van miljoenen graden en intense stortvloeden van röntgenstraling.

Het centrale gebied waar de razende winden op elkaar botsen, is zo relatief klein dat telescopen in de ruimte en op de grond ze tot nu toe niet in detail hebben kunnen vastleggen.

Gebruikmakend van een geavanceerde nieuwe beeldvormingstechniek genaamd infrarood lange basislijn interferometrie, die lichtstralen combineert die door verschillende telescopen van hetzelfde astronomische object zijn verzameld om het tot in detail te analyseren, de onderzoekers konden voor het eerst de turbulente botsingszone observeren.

Ze deden dit met de Astronomical Multi-Beam Recombiner bekend als AMBER, een instrument dat momenteel is geïnstalleerd op de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in de Paranal-faciliteit van de European Southern Observatory in de Atacama-woestijn in Chili.

Ze gebruikten drie van de vier hulptelescopen van de VLT, elk met een diameter van 1,8 m en gemonteerd op rails zodat ze tot 200 m uit elkaar kunnen bewegen.

Beeldscherpte neemt toe met telescoopscheiding, zodat de astronomen een tienvoudige toename van het oplossend vermogen konden bereiken in vergelijking met een van de belangrijkste telescopen van de VLT-array, voor het eerst directe beelden leveren 50, 000 keer fijner dan het menselijk zicht van zowel de wind die rond de primaire ster van Eta Carinae wervelt als de windbotsingszone tussen de twee sterren.

Met behulp van het Doppler-effect, waarmee astronomen precies kunnen berekenen hoe snel sterren en andere astronomische objecten naar of van de aarde af bewegen, ze verkregen beelden van de sterrenwinden met verschillende snelheden, het meten van snelheden en dichtheden om ze te vergelijken met een computermodel van de botsing.

"De beelden die we via het Doppler-effect hebben verkregen, tonen de stellaire winden die met verschillende snelheden botsen, "Zei Damineli. "Dus we waren in staat om ze te gebruiken om de vorm van de wanden van de holte te reconstrueren die werd gevormd door de schokgolf van de botsing van de top naar de meest afgelegen gebieden."

De onderzoekers zagen in de beelden ook een onverwachte waaiervormige structuur waar de razende wind uit de kleinere, heter ster stort neer in de dichtere wind van de grootste van het paar.

De wind van de secundaire ster is minder dicht maar veel feller dan de wind van de primaire ster, bereiken snelheden van 3, 000 km per seconde, schatten ze.

Op basis van deze stellaire windsnelheden, ze hopen nauwkeurigere computermodellen van de interne structuur van Eta Carinae te kunnen maken en hun begrip te vergroten van hoe extreem massieve sterren massa verliezen terwijl ze evolueren.

"Omdat het licht van de secundaire ster 200-300 keer zwakker is dan het licht van de primaire, we konden het niet direct zien met AMBER, " zei Damineli. "We zouden dit moeten kunnen doen met GRAVITY, een nieuw VLTI-instrument dat binnenkort in gebruik wordt genomen."

GRAVITY is een interferometrisch instrument dat in de K-band werkt en vier telescoopstralen combineert. Dankzij de hogere resolutie kunnen astronomen interferometrische beelden van astronomische objecten maken met nog grotere precisie en over een groter bereik aan golflengten.

Volgens Damineli, ze kunnen erin slagen de secundaire ster van Eta Carinae van punt tot punt langs zijn 5,5 jaar durende baan te volgen en zijn ellips uit te zetten.

"Als we dat hebben gedaan, kunnen we eindelijk de secundaire ster 'wegen'. Massa is de meest fundamentele parameter van een ster, " hij zei.