Wat gebeurt er als een ster zich gedraagt ​​alsof hij is geëxplodeerd? maar het is er nog steeds?

Ongeveer 170 jaar geleden, astronomen waren getuige van een grote uitbarsting van Eta Carinae, een van de helderste bekende sterren in de Melkweg. De explosie ontketende bijna net zoveel energie als een standaard supernova-explosie.

Toch heeft Eta Carinae het overleefd.

Een verklaring voor de uitbarsting is astrofysici ontgaan. Ze kunnen geen tijdmachine terugbrengen naar het midden van de 19e eeuw om de uitbarsting met moderne technologie te observeren.

Echter, astronomen kunnen de eigen "tijdmachine" van de natuur gebruiken, dankzij het feit dat licht met een eindige snelheid door de ruimte reist. In plaats van recht naar de aarde te gaan, een deel van het licht van de uitbarsting kaatste of "echoëerde" af van interstellair stof, en komt nu net op aarde aan. Dit effect wordt een lichte echo genoemd. Het licht gedraagt ​​zich als een ansichtkaart die verloren is gegaan in de post en pas 170 jaar later aankomt.

Door modern astronomisch forensisch onderzoek van het vertraagde licht uit te voeren met telescopen op de grond, astronomen ontdekten een verrassing. De nieuwe metingen van de uitbarsting van 1840 onthullen materiaal dat zich uitbreidt met recordsnelheden tot 20 keer sneller dan astronomen hadden verwacht. De waargenomen snelheden lijken meer op het snelste materiaal dat door de explosiegolf wordt uitgestoten bij een supernova-explosie, in plaats van de relatief langzame en zachte wind die van massieve sterren wordt verwacht voordat ze sterven.

Op basis van deze gegevens, onderzoekers suggereren dat de uitbarsting mogelijk is veroorzaakt door een langdurige stellaire vechtpartij tussen drie luidruchtige broers en zussen, die één ster vernietigde en de andere twee in een binair systeem achterliet. Deze worsteling kan zijn hoogtepunt hebben bereikt met een gewelddadige explosie toen Eta Carinae een van zijn twee metgezellen verslond, die meer dan 10 keer de massa van onze zon de ruimte in schiet. De uitgeworpen massa creëerde gigantische bipolaire lobben die leken op de vorm van een halter die te zien is in hedendaagse afbeeldingen.

De resultaten worden gerapporteerd in een paar documenten door een team onder leiding van Nathan Smith van de Universiteit van Arizona in Tucson, Arizona, en Armin Rest van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

De lichtecho's werden gedetecteerd in zichtbaar-lichtbeelden die sinds 2003 zijn gemaakt met telescopen van gemiddelde grootte van het Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili. Met behulp van grotere telescopen op het Magellan Observatorium en het Gemini South Observatory, beide ook gevestigd in Chili, het team gebruikte vervolgens spectroscopie om het licht te ontleden, waardoor ze de expansiesnelheden van theejecta kunnen meten. Ze klokten materiaal met een snelheid van meer dan 20 miljoen mijl per uur (snel genoeg om in een paar dagen van de aarde naar Pluto te reizen).

De waarnemingen bieden nieuwe aanwijzingen voor het mysterie rond de gigantische stuiptrekking die, destijds, maakte van Eta Carinae de op een na helderste nachtster die tussen 1837 en 1858 vanaf de aarde aan de hemel werd gezien. De gegevens duiden erop hoe het mogelijk de meest lichtgevende en massieve ster in het Melkwegstelsel is geworden.

"We zien deze echt hoge snelheden in een ster die een krachtige explosie lijkt te hebben gehad, maar op de een of andere manier heeft de ster het overleefd, Smith legde uit. "De gemakkelijkste manier om dit te doen is met een schokgolf die de ster verlaat en materiaal versnelt tot zeer hoge snelheden."

Massieve sterren sterven normaal gesproken hun definitieve ondergang in schokgestuurde gebeurtenissen wanneer hun kernen instorten om een ​​neutronenster of een zwart gat te vormen. Astronomen zien dit fenomeen bij supernova-explosies waarbij de ster wordt uitgewist. Dus hoe laat je een ster exploderen met een schokgestuurde gebeurtenis, maar het is niet genoeg om zichzelf volledig uit elkaar te blazen? Een gewelddadige gebeurtenis moet precies de juiste hoeveelheid energie op de ster hebben gedumpt, waardoor het zijn buitenste lagen uitwerpt. Maar de energie was niet genoeg om de ster volledig te vernietigen.

Een mogelijkheid voor zo'n evenement is een fusie tussen twee sterren, maar het was moeilijk om een ​​scenario te vinden dat zou kunnen werken en overeenkomen met alle gegevens over Eta Carinae.

De onderzoekers suggereren dat de meest eenvoudige manier om een ​​breed scala aan waargenomen feiten rond de uitbarsting te verklaren, is met een interactie van drie sterren, waar de objecten massa uitwisselen.

Als dat het geval is, dan moet het huidige overblijfsel binaire systeem zijn begonnen als een drievoudig systeem. "De reden waarom we suggereren dat leden van een krankzinnig drievoudig systeem met elkaar omgaan, is omdat dit de beste verklaring is voor hoe de huidige metgezel snel zijn buitenste lagen verloor voordat zijn massievere broer of zus, ' zei Smit.

In het door het team voorgestelde scenario, twee forse sterren draaien dicht in een baan en een derde metgezel draait verder weg. Wanneer de zwaarste van de nabije dubbelsterren het einde van zijn leven nadert, het begint uit te zetten en dumpt het meeste van zijn materiaal op zijn iets kleinere broer of zus.

Het broertje is nu ongeveer 100 keer zo zwaar als onze zon en is extreem helder. De donorster, nu slechts ongeveer 30 zonsmassa's, is ontdaan van zijn waterstoflagen, zijn hete heliumkern bloot te leggen.

Het is bekend dat hete heliumkernsterren een vergevorderd evolutiestadium vertegenwoordigen in het leven van massieve sterren. "Van stellaire evolutie, er is een vrij stevig begrip dat meer massieve sterren hun leven sneller leiden en minder massieve sterren een langere levensduur, Rust legde uit. "Dus de hete begeleidende ster lijkt verder te zijn in zijn evolutie, ook al is het nu een veel minder massieve ster dan de ster waar hij om draait. Dat heeft geen zin zonder massaoverdracht."

De massaoverdracht verandert de zwaartekrachtbalans van het systeem, en de ster met heliumkern beweegt verder weg van zijn monsterlijke broer of zus. De ster reist zo ver weg dat hij door zwaartekracht interageert met de buitenste derde ster, naar binnen schoppen. Na een paar close passes te hebben gemaakt, de ster fuseert met zijn zwaargewicht partner, waardoor een uitstroom van materiaal ontstaat.

In de beginfase van de fusie de ejecta is dicht en breidt zich relatief langzaam uit naarmate de twee sterren steeds dichterbij komen. Later, een explosieve gebeurtenis vindt plaats wanneer de twee binnenste sterren eindelijk samenkomen, materiaal wegschieten dat 100 keer sneller beweegt. Dit materiaal haalt uiteindelijk de langzame uitstoot in en ramt erin als een sneeuwploeg, het materiaal verhitten en laten gloeien. Dit gloeiende materiaal is de lichtbron van de belangrijkste historische uitbarsting die astronomen anderhalve eeuw geleden zagen.

In de tussentijd, de kleinere ster met heliumkern zakt in een elliptische baan, die elke 5,5 jaar door de buitenste lagen van de reuzenster gaat. Deze interactie genereert schokgolven die röntgenstraling uitzenden.

Een beter begrip van de fysica van de uitbarsting van Eta Carinae kan helpen om licht te werpen op de gecompliceerde interacties van dubbelsterren en meervoudige sterren, die cruciaal zijn voor het begrijpen van de evolutie en de dood van massieve sterren.

Het Eta Carinae-systeem bevindt zich 7, Op 500 lichtjaar afstand in de Carina-nevel, een enorm stervormingsgebied aan de zuidelijke hemel.

Het team publiceerde zijn bevindingen in twee papers, die op 2 augustus online verschijnen in The Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .