Astronomen melden dat een zeldzame ster groter of groter is dan de zon van de aarde, die in een uniek patroon in drie verschillende richtingen uitdijt en samentrekt.

De ster is er een die pulseert en wordt dus gekenmerkt door variërende helderheid in de tijd. Het is gelegen 7, 000 lichtjaar verwijderd van de aarde in het sterrenbeeld Pegasus, zei astronoom Farley Ferrante, een lid van het team dat de ontdekking deed aan de Southern Methodist University, Dallas.

Een veranderlijke ster genoemd, deze specifieke ster is een van de slechts zeven bekende sterren in zijn soort in ons Melkwegstelsel.

"Het was een uitdaging om het te identificeren, ' zei Ferrante. 'Dit is de eerste keer dat we dit zeldzame type zijn tegengekomen.'

De Melkweg heeft meer dan 100 miljard sterren. Maar iets meer dan 400, 900 zijn gecatalogiseerd als veranderlijke sterren. Van deze, slechts zeven - inclusief degene die bij SMU is geïdentificeerd - zijn de zeldzame intrinsieke variabele ster genaamd een Triple Mode 'high amplitude delta Scuti' (uitgesproken als SKOO-tee) of Triple Mode HADS(B), in het kort.

"De ontdekking van dit object helpt om de kenmerken van dit unieke type veranderlijke ster uit te werken. Deze en andere metingen kunnen worden gebruikt om te onderzoeken hoe de pulsaties plaatsvinden, " zei Robert Kehoe van SMU, een professor in de afdeling Natuurkunde die het SMU-astronomieteam leidt. "Pulserende sterren zijn ook belangrijk geweest voor het verbeteren van ons begrip van de uitdijing van het universum en zijn oorsprong, dat is een ander spannend stukje van deze puzzel."

De ster heeft nog geen gewone naam, alleen een officiële aanduiding op basis van de telescoop die het heeft geregistreerd en zijn hemelcoördinaten. De ster kan worden waargenomen door een telescoop, maar het identificeren ervan was veel ingewikkelder.

Een middelbare scholier in een SMU-zomerastronomieprogramma deed de eerste ontdekking na het doorzoeken van gearchiveerde sterrenobservatiegegevens die waren vastgelegd door de kleine maar krachtige ROTSE-I-telescoop die voorheen in Los Alamos National Laboratory in New Mexico was.

Na verificatie, de ster is door de American Association of Variable Star Observers via deze link aangemeld bij de International Variable Star Index als ROTSE1 J232056.45+345150.9.

Hoe is het in het heelal ontdekt?

SMU's astrofysici ontdekten de veranderlijke ster door de vorm van de lichtcurve te analyseren, een sleutel-ID van het stertype. Lichtkrommen zijn gemaakt op basis van gearchiveerde gegevens die door ROTSE-I zijn verkregen tijdens meerdere nachten in september 2000. De telescoop genereert beelden van optisch licht uit elektrische signalen op basis van de intensiteit van de bron. Gegevens die de lichtintensiteit versus de tijd vertegenwoordigen, worden op een schaal uitgezet om de lichtcurven te creëren.

Plano Senior High School student Derek Hornung ontdekte het object voor het eerst in de ROTSE-I-gegevens en bereidde de eerste lichtcurven voor. Van de lichte bochten, de astronomen wisten dat ze iets speciaals hadden.

Het werd nog uitdagender om het specifieke soort veranderlijke ster te bepalen. Dan Eric Guzman, afgestudeerd in natuurkunde aan de Universiteit van Texas in Dallas, die deelneemt aan het afstudeerprogramma van SMU, de puzzel opgelost, het identificeren van de ster als pulserend.

"Lichtcurvepatronen zijn goed ingeburgerd, en deze standaardvormen komen overeen met verschillende soorten sterren, Ferrante zei. "In een bepaald gebied van de nachtelijke hemel onder observatie kunnen er honderden of zelfs duizenden sterren zijn geweest. Dus de software die we gebruiken, genereert voor elk een lichtcurve, voor een nacht. Dan - en hier is het menselijke deel - gebruiken we het vermogen van onze hersenen voor patroonherkenning om iets te vinden dat er interessant uitziet en dat een variatie heeft. Hierdoor kan de initiële variabele sterkandidaat worden geïdentificeerd. Vanaf daar, je kijkt naar gegevens van verschillende andere nachten. We combineren al deze in één perceel, evenals het toevoegen van datasets van andere telescopen, en dat is het bewijs om te onderscheiden wat voor soort veranderlijke ster het is."

Dat werd definitief bereikt tijdens het scheidsrechtersproces met de moderator van de Variable Star Index.

Het werk om deze zeldzame variabele ster te ontdekken en te analyseren, werd uitgevoerd in combinatie met analyses door acht andere middelbare scholieren en twee andere studenten die aan andere variabele kandidaten werkten. De middelbare scholieren werden ondersteund door SMU's afdeling van het QuarkNet-programma van het Department of Energy/National Science Foundation.

Verwarming en koeling, uitbreiden en krimpen

Van de sterren die intrinsiek in helderheid variëren, een groot aantal vertoont verbazingwekkend regelmatige oscillaties in hun helderheid, wat een teken is van een of ander pulsatiefenomeen in de ster, zei Ferrante.

Pulsatie is het gevolg van uitzetten en samentrekken naarmate de ster ouder wordt en de waterstofbrandstof in de kern uitput. Naarmate de waterstofbrandstof heter brandt, de ster breidt uit, koelt dan af, dan krimpt de zwaartekracht het terug, en samentrekking warmt het weer op.

"Ik spreek heel algemeen, omdat er veel nuance is, maar er is een voortdurende strijd tussen thermische uitzetting en zwaartekrachtscontractie, " zei Ferrante. "De ster oscilleert als een veer, maar het overschrijdt altijd zijn evenwicht, dat vele miljoenen jaren te doen totdat het evolueert naar de volgende fase, waar het helium in zijn kern verbrandt. En als het gaat om de grootte en massa van de zon, dan is heliumfusie en koolstof het eindstadium. En als helium is opgebruikt, we blijven achter met een stervende sintel genaamd een witte dwerg."

Binnen de pulserende categorie is een klasse van sterren genaamd delta Scuti, waarvan er duizenden zijn. Ze zijn genoemd naar een prototype-ster waarvan de karakteristieke kenmerken - inclusief korte pulsen op de schaal van een paar uur - typerend zijn voor de hele klas.

Binnen delta Scuti is een subtype waarvan er honderden zijn geïdentificeerd, genaamd hoge amplitude delta Scuti, of HAD. Hun helderheid varieert in een bijzonder grote mate, meer dan 10 procent verschil registreren tussen hun minimale en maximale helderheid, wijst op grotere pulsaties.

Gemeenschappelijke delta Scuti pulseert langs de straal in een uniforme samentrekking zoals het opblazen van een ballon. Een kleinere subcategorie zijn de HADS, die asymmetrisch-achtige pulserende curven vertonen.

Binnen HADS, er is het relatief zeldzame subtype HADS(B) genaamd, waarvan er slechts 114 zijn geïdentificeerd.

Sterrenevolutie - slechts een kwestie van tijd

Een HADS(B) onderscheidt zich door zijn twee vormen van oscillatie:verschillende delen van de ster expanderen met verschillende snelheden in verschillende richtingen, maar de verhouding van die twee perioden is altijd hetzelfde.

Voor de SMU-ster, twee vormen van oscillatie waren niet meteen duidelijk in zijn lichtcurve.

"Maar we wisten dat er iets aan de hand was omdat de lichtcurve niet helemaal overeenkwam met de bekende lichtcurven van andere delta Scuti's en HADS-objecten die we hadden bestudeerd. De lichtcurven - wanneer ze op elkaar werden gelegd - vertoonden een asymmetrie, Ferrante zei. "Uiteindelijk is de HADS(B) die we ontdekten nog unieker dan dat - het is een Triple Mode HADS(B) en er waren er voorheen slechts zes geïdentificeerd in de Melkweg. Het heeft dus drie trillingsmodi, alle drie met een duidelijke periode, overlappend, en tegelijkertijd gebeurt."

Zo zeldzaam, in feite, er is nog geen naam voor deze nieuwe categorie en er is ook geen aparte registeraanduiding voor. Guzman, de student-onderzoeker die het object heeft geanalyseerd en gecategoriseerd, herinnerde zich hoe het mysterie zich ontvouwde.

"Toen ik begon met de analyse van het object, we hadden een eerste idee van wat voor soort het zou kunnen zijn, " zei Guzman. "Mijn taak was om de gegevens te nemen en te proberen het type te bevestigen door een tweede periode te vinden die overeenkwam met een bekende constante periodeverhouding. Na het succesvol vinden van de tweede modus, Ik merkte een derde signaal op. Na controle van de resultaten, Ik ontdekte dat het derde signaal samenviel met wat wordt voorspeld van een derde pulsatiemodus."

De SMU Triple Mode HADS(B) oscilleert op een schaal van 2,5 uur, dus het zal 10 keer uitzetten en samentrekken in één Aardedag. Het en de andere bekende zes HADS(B)'s bevinden zich in hetzelfde algemene gebied van het Melkwegstelsel, binnen een paar duizend lichtjaren van elkaar.

"Ik weet zeker dat er meer zijn, "Ferrant zei, "maar ze zijn nog steeds zeldzaam, een kleine fractie."

Rode reus de laatste fase van de evolutie van de ster

SMU's Triple Mode HADS(B) is onstabiel en verder in zijn stellaire evolutie dan onze zon, die ongeveer van middelbare leeftijd is en waarvan de pulserende variaties over een veel langere periode plaatsvinden. SMU's Triple Mode HADS(B) kerntemperatuur, verwarmd door de verbranding van waterstofbrandstof, is ongeveer 15 miljoen Kelvin of 28 miljoen graden Fahrenheit.

op een dag, miljoenen jaren vanaf nu, SMU's Triple Mode HADS(B) zal de waterstofbrandstof in de kern uitputten, en uit te breiden tot een rode reus.

"Onze zon zou dit uiteindelijk ook kunnen ervaren, ' zei Ferrante. 'Maar de aarde zal lang daarvoor onherbergzaam zijn. We zullen hier niet zijn om het te zien."