Astronomen hebben een verklaring gegeven voor de vormen van planetaire nevels. De ontdekking is gebaseerd op een reeks waarnemingen van stellaire winden rond verouderende sterren. In tegenstelling tot de algemene consensus, het team ontdekte dat sterrenwinden niet bolvormig zijn, maar hebben een vorm die lijkt op die van planetaire nevels. Het team concludeert dat interactie met een begeleidende ster of exoplaneet zowel de sterrenwinden als de planetaire nevels vormt. De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschap .

Stervende sterren zwellen op en koelen af ​​om uiteindelijk rode reuzen te worden. Ze produceren sterrenwinden, stromen van deeltjes die de ster verdrijft, waardoor ze massa verliezen. Omdat gedetailleerde waarnemingen ontbraken, astronomen hebben altijd aangenomen dat deze winden bolvormig waren, zoals de sterren die ze omringen. Naarmate de ster verder evolueert, het warmt weer op en de stellaire straling zorgt ervoor dat de uitdijende uitgestoten lagen van stellair materiaal gloeien, een planetaire nevel vormen.

Eeuwenlang, astronomen tastten in het duister over de buitengewone verscheidenheid aan kleurrijke vormen van planetaire nevels die waren waargenomen. De nevels lijken allemaal een zekere symmetrie te hebben, maar zijn bijna nooit rond. "De zon - die uiteindelijk een rode reus zal worden - is zo rond als een biljartbal, dus vroegen we ons af:hoe kan zo'n ster al die verschillende vormen produceren?", zegt corresponderend auteur Leen Decin (KU Leuven).

Haar team observeerde stellaire winden rond koele rode reuzensterren met het ALMA Observatorium in Chili, de grootste radiotelescoop ter wereld. Voor de eerste keer ooit, ze verzamelden een grote, gedetailleerde verzameling van waarnemingen, elk van hen gemaakt met behulp van exact dezelfde methode. Dit was cruciaal om de gegevens direct te kunnen vergelijken en vooroordelen uit te sluiten.

Wat de astronomen zagen, verraste hen. "We hebben gemerkt dat deze winden allesbehalve symmetrisch of rond zijn, " zegt professor Decin. "Sommige van hen lijken qua vorm behoorlijk op planetaire nevels."

Metgezellen

De astronomen konden zelfs verschillende categorieën vormen identificeren. "Sommige sterrenwinden waren schijfvormig, andere bevatten spiralen, en in een derde groep, we hebben kegels geïdentificeerd." Dit is een duidelijke indicatie dat de vormen niet willekeurig zijn gemaakt. Het team realiseerde zich dat andere, lichte sterren of zelfs zware planeten in de buurt van de stervende ster veroorzaakten de verschillende patronen. Deze metgezellen zijn te klein en te zwak om direct te detecteren. "Net zoals een lepel die je in een kopje koffie roert met wat melk een spiraalpatroon kan creëren, de metgezel zuigt materiaal naar zich toe terwijl het rond de ster draait en de sterrenwind vormt, ' legt Decin uit.

Het team zette deze theorie in modellen, en inderdaad:de vorm van de sterrenwinden kan worden verklaard door de metgezellen die hen omringen, en de snelheid waarmee de koele geëvolueerde ster zijn massa verliest als gevolg van de stellaire wind is een belangrijke parameter. Decin:"Al onze waarnemingen kunnen worden verklaard door het feit dat de sterren een metgezel hebben."

Tot nu toe, berekeningen over de evolutie van sterren waren gebaseerd op de veronderstelling dat ouder wordende zonachtige sterren bolvormige sterrenwinden hebben. "Onze bevindingen veranderen veel. Omdat in het verleden geen rekening werd gehouden met de complexiteit van sterrenwinden, elke eerdere schatting van het massaverlies van oude sterren kan tot een factor 10 fout zijn." Het team doet nu verder onderzoek om te zien hoe dit de berekeningen van andere cruciale kenmerken van stellaire en galactische evolutie kan beïnvloeden.

De toekomst van de zon

De studie helpt ook om je voor te stellen hoe de zon eruit zou kunnen zien als deze over 7000 miljoen jaar sterft. "Jupiter of zelfs Saturnus - omdat ze zo'n grote massa hebben - zullen beïnvloeden of de zon de laatste millennia in het hart van een spiraal doorbrengt, een vlinder, of een van de andere betoverende vormen die we tegenwoordig in planetaire nevels zien, Decin merkt op. "Onze berekeningen geven nu aan dat er zich een zwakke spiraal zal vormen in de sterrenwind van de oude stervende zon."

"We waren erg opgewonden toen we de eerste beelden verkenden, " zegt co-auteur Miguel Montargès (KU Leuven). "Elke ster, dat voorheen slechts een getal was, op zichzelf een individu werd. Nutsvoorzieningen, aan ons, ze hebben hun eigen identiteit. Dit is de magie van zeer nauwkeurige waarnemingen:sterren zijn niet langer alleen maar punten."

De studie maakt deel uit van het ATOMIUM-project, die tot doel heeft meer te leren over de fysica en chemie van oude sterren. "Cool aging sterren worden als saai beschouwd, oud en eenvoudig, maar we bewijzen nu dat ze dat niet zijn:ze vertellen het verhaal van wat daarna komt. Het kostte ons enige tijd om te beseffen dat sterrenwinden de vorm van rozenblaadjes kunnen hebben (zie, bijvoorbeeld, de sterrenwind van R Aquilae), maar, zoals Antoine de Saint-Exupéry zei in zijn boek Le Petit Prince :"C'est le temps que tu as perdu pour ta rose, qui fait ta rose si importante." ("Het is de tijd die je aan je roos hebt besteed die je roos zo belangrijk maakt.")