Tijdens COVID-lockdown, een honoursstudent van de University of Sydney heeft een onderzoekspaper geschreven over een sterrenstelsel dat een van de "exotische pauwen van de stellaire wereld" wordt genoemd.

Slechts één op de honderd miljoen sterren maakt de snit om te worden geclassificeerd als een Wolf-Rayet:woest helder, hete sterren gedoemd tot dreigende ineenstorting door een supernova-explosie, waardoor alleen een donker overblijfsel overblijft, zoals een zwart gat.

De zeldzaamste van allemaal, zelfs onder Wolf-Rayets, zijn elegante binaire paren die, als de omstandigheden goed zijn, zijn in staat om enorme hoeveelheden koolstofstof weg te pompen, aangedreven door hun extreme stellaire winden. Terwijl de twee sterren om elkaar heen draaien, het stof wordt gewikkeld in een prachtige gloeiende roetstaart. Slechts een handvol van deze gebeeldhouwde spiraalvormige pluimen is ooit ontdekt.

Het doel van deze studie is de nieuwste ster die lid wordt van deze eliteclub, maar het is gebleken dat het alle regels overtreedt.

"Afgezien van het verbluffende beeld, het meest opmerkelijke aan dit sterrenstelsel is de manier waarop de uitzetting van zijn prachtige stofspiraal ons totaal versteld deed staan, " zei Yinuo Han, die het onderzoek afrondde tijdens zijn honoursjaar aan de School of Physics.

"Het stof lijkt een eigen wil te hebben, veel langzamer drijvend dan de extreme sterrenwinden die het zouden moeten aandrijven."

Astronomen stuitten op dit raadsel toen het systeem twee jaar geleden werd ontdekt door een team onder leiding van professor Peter Tuthill van de Universiteit van Sydney. Dit sterrenstelsel, 8000 lichtjaar van de aarde, werd Apep genoemd naar de slangachtige Egyptische god van de chaos.

Nu het onderzoek van meneer Han, gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , bevestigt die bevindingen en onthult Apep's bizarre fysica met ongekende details.

Toepassing van beeldvormingstechnieken met hoge resolutie bij de Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Paranal in Chili, het team was in staat om de onderliggende processen te onderzoeken die de spiraal creëren die we waarnemen.

"De vergroting die nodig was om de beelden te produceren, was als het zien van een kikkererwt op een tafel 50 kilometer verderop, ’ zei meneer Han.

NAUWKEURIG MODEL

Het team ging verder dan het bevestigen van de eerdere ontdekking, het produceren van een model dat voor het eerst overeenkomt met de ingewikkelde spiraalstructuur, het bevorderen van het vermogen van wetenschappers om de extreme aard van deze sterren te begrijpen.

"Het feit dat dit relatief eenvoudige model de spiraalgeometrie tot op dit detailniveau kan reproduceren, is gewoon prachtig, ' zei professor Tuthill.

Echter, niet alle fysica is eenvoudig. Het team van de heer Han bevestigde dat de stofspiraal vier keer langzamer uitzet dan de gemeten stellaire winden, iets ongehoords in andere systemen.

De leidende theorie om dit bizarre gedrag te verklaren, maakt van Apep een sterke kandidaat voor het produceren van een gammastraaluitbarsting wanneer deze uiteindelijk explodeert, iets dat nog nooit eerder in de Melkweg is waargenomen.

Dr. Joe Callingham, een co-auteur van de studie van de Universiteit Leiden in Nederland, zei:"Er is een stortvloed aan onderzoek geweest naar Wolf-Rayet-sterrenstelsels:dit zijn echt de pauwen van de sterrenwereld. Ontdekkingen over deze elegant mooie, maar potentieel gevaarlijke objecten, veroorzaakt een echte buzz in de astronomie."

Hij zei dat dit artikel een van de drie was die dit jaar alleen al op het Apep-systeem werden gepubliceerd. het team toonde aan dat Apep niet alleen uit één Wolf-Rayet-ster bestond, maar in feite twee. En collega's van het Institute of Space and Astronautical Science in Japan zullen binnenkort een paper publiceren over een ander systeem, Wolf-Rayet 112. Hoofdauteur van dat artikel, Ryan Lau, was co-auteur van dit artikel met de heer Han.

TIJDBOMMEN

Wolf-Rayet-sterren zijn massieve sterren die hun laatste stabiele fase hebben bereikt voordat ze supernova worden en instorten om compacte overblijfselen te vormen, zoals zwarte gaten of neutronensterren.

"Het zijn tikkende tijdbommen, ' zei professor Tuthill.

"Naast het vertonen van al het gebruikelijke extreme gedrag van Wolf-Rayets, De hoofdster van Apep lijkt snel te roteren. Dit betekent dat het alle ingrediënten zou kunnen hebben om een ​​lange gammastraaluitbarsting tot ontploffing te brengen wanneer het supernova wordt."

Gammastraaluitbarstingen behoren tot de meest energetische gebeurtenissen in het heelal. En ze zijn potentieel dodelijk. Als een gammaflits de aarde zou treffen, het zou de planeet kunnen ontdoen van zijn kostbare ozonlaag, ons allemaal blootstellen aan de ultraviolette straling van de zon. Gelukkig, Apep's rotatieas betekent dat het geen bedreiging vormt voor de aarde.

'VERSCHRIKKELIJK'

De cijfers onthullen het extreme karakter van Apep. De twee sterren zijn elk ongeveer 10 tot 15 keer massiever dan de zon en meer dan 100, 000 keer helderder. Waar het oppervlak van onze thuisster ongeveer 5500 graden is, Wolf-Rayet-sterren zijn meestal 25, 000 graden of meer.

Volgens de nieuwste bevindingen van het team, de massieve sterren in de dubbelster Apep draaien ongeveer elke 125 jaar om elkaar heen op een afstand die vergelijkbaar is met de grootte van ons zonnestelsel.

"De snelheden van de geproduceerde stellaire winden zijn gewoon verbluffend, "Zei de heer Han. "Ze draaien ongeveer 12 miljoen kilometer per uur van de sterren; dat is 1 procent van de lichtsnelheid.

"Toch breidt het stof dat door dit systeem wordt geproduceerd veel langzamer uit, bij ongeveer een kwart van de stellaire windsnelheid."

De heer Han zei dat de beste verklaring hiervoor wijst op de snel roterende aard van de sterren.

"Het betekent waarschijnlijk dat sterrenwinden met verschillende snelheden in verschillende richtingen worden gelanceerd. De stofexpansie die we meten, wordt aangedreven door langzamere winden die nabij de evenaar van de ster worden gelanceerd, " hij zei.

"Ons model past nu redelijk goed bij de waargenomen gegevens, maar we hebben de fysica van de sterrotatie nog steeds niet helemaal uitgelegd."

De heer Han zal zijn astronomische studie voortzetten aan de Universiteit van Cambridge wanneer hij later dit jaar aan zijn doctoraat begint.