Binnen het sterrenbeeld Cygnus, een bejaarde ster en zijn massieve metgezel hebben nog een laatste hoera, met een ongelooflijke snelheid van massa afslingeren voordat ze als supernova exploderen en in een zwart gat instorten.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers, waaronder Laura M. Lee, recent afgestudeerd aan de Embry-Riddle Aeronautical University, hebben de baan van de oudere ster rond zijn te grote en even oude partner in kaart gebracht. In een wetenschappelijke primeur ze hebben ook de dynamische massa bepaald van beide sterren die deel uitmaken van een dubbelstersysteem genaamd Wolf-Rayet 133.

De bevindingen van het team, gepubliceerd op 9 februari 2021 door Astrofysische journaalbrieven , markeer de allereerste visueel waargenomen baan van een zeldzaam type ster genaamd een stikstofrijke Wolf-Rayet (WN) ster. De WN-ster in kwestie is de helft van het sterrendansduo in de WR 133 binary.

De WN-ster pirouettes rond zijn partnerster, een O9-superreus, elke 112,8 dagen - een relatief korte baan, wat aangeeft dat de twee sterren dicht bij elkaar staan, onderzoekers meldden. De WN-ster heeft 9,3 keer meer massa dan onze zon, terwijl de O9-superreus maar liefst 22,6 keer zo massief is, het team gevonden.

Het vroege heelal voorstellen

Het onderzoek opent een nieuw venster naar het verre verleden toen sterren en planeten zich voor het eerst begonnen te vormen.

Sterren van het type Wolf-Rayet, zo genoemd naar de astronomen die ze in 1867 ontdekten, zijn massieve sterren aan het einde van hun leven, zei Lee's faculteitsmentor Dr. Noel Richardson, assistent-professor natuur- en sterrenkunde bij Embry-Riddle. Ze zijn erg heet, een miljoen keer helderder dan de zon, en stellaire winden hebben hun waterstofomhulsels ontdaan. Dat heeft het tot nu toe moeilijk gemaakt om hun massa te meten - een essentiële stap in de richting van het modelleren van de evolutie van sterren.

Omdat het paar sterren in de dubbelster WR 133 nauw aan elkaar zijn gekoppeld, ze hebben waarschijnlijk massa uitgewisseld, merkte Richardson op. "In het vroege heelal, we denken dat de meeste sterren erg, erg massief en waarschijnlijk ontploften ze al vroeg, " hij zei.

"Als dit soort dubbelsterren dichtbij genoeg zijn, ze kunnen massa op elkaar overdragen, mogelijk ruimtestof opstuiven, die nodig is voor de vorming van sterren en planeten. Als ze niet dichtbij genoeg zijn om massa over te brengen, ze blazen nog steeds een enorme wind op die materiaal de kosmos in schiet, en dat kan ook de vorming van sterren en planeten mogelijk maken. Daarom willen we meer weten over dit zeldzame type ster."

Lee was nog een student aan Embry-Riddle toen Richardson haar uitnodigde om een ​​intrigerend astronomisch raadsel op te lossen. als onderdeel van haar senior sluitstukproject. Richardson analyseerde gegevens van de CHARA-array, een verzameling van zes telescopen die over de Californische Mount Wilson zijn geplaatst. de reeks, beheerd door Georgia State University's Center for High Angular Resolution Astronomy, zou hemeldetails kunnen plukken die kleiner zijn dan de hoekgrootte van een dubbeltje in New York City uit de telescopen bij Los Angeles, Californië.

Lee's specifieke taak was om ongeveer 100 spectra te begrijpen - streepjescode-achtige grafieken die onthullen hoeveel licht een ster afgeeft. Om de spectra van de WR 133 beter te begrijpen, verzorgd door Grant M. Hill van het Keck Observatory in Hawaii, Lee gebruikte computercode waarmee het team kon meten hoe de twee sterren bewogen. "Deze metingen zijn een noodzakelijke stap omdat ze ons vertellen hoe de sterren heen en weer van ons af bewegen, terwijl de CHARA-metingen ons vertelden hoe ze door de lucht bewegen, " legde Richardson uit. "De combinatie geeft ons de mogelijkheid om een ​​driedimensionale baan te zien, die ons dan de massa vertelt."

Destijds, Lee was gericht op het behalen van haar Embry-Riddle-diploma. "Ik realiseerde me niet echt hoe groot de impact was die we op dit gebied maakten, " zei Leen, een lid van de Sigma Pi Sigma-fysica eert de samenleving die nu een graad in astronomie heeft met een bijvak Wiskunde. "Het was best spannend om deel uit te maken van het project, vooral als student."

'Een blauw marmer in de ruimte'

In het Armagh Observatory &Planetarium in Noord-Ierland, een van de vele instellingen die bij het project betrokken zijn, Andreas A.C. Sander zei dat de bevindingen van het team enigszins verrassend waren en onderzoekers ertoe zullen aanzetten om de belangrijkste aannames te heroverwegen. "De resultaten zijn erg interessant omdat ze een lagere massa opleveren dan verwacht voor zo'n ster, ’ merkte Sander op.

"Hoewel dit misschien als een detail klinkt, het zal onze perceptie van de zwarte gaten veranderen als gevolg van instortende Wolf-Rayet-sterren, een cruciaal ingrediënt in de astrofysische context van zwaartekrachtgolfgebeurtenissen."

Gail Schaefer van de CHARA Array merkte op dat de waarnemingen van Richardson met behulp van de telescopen van de Georgia State University (GSU) op Mount Wilson - mogelijk gemaakt door een open-accessprogramma in de faciliteit - "ons begrip zullen helpen verbeteren van hoe binaire interacties de evolutie van deze massieve sterren."

Astronoom Jason Aufdenberg van Embry-Riddle, die ook de CHARA-array heeft gebruikt, zei dat "het soort werk dat Noel doet, banen opzetten, is erg belangrijk omdat ze de massa van deze dingen kunnen krijgen. Wetende over deze zeer hete sterren, hoeveel er waren en hun helderheid maakt allemaal deel uit van het begrijpen van wat er in ons universum is gebeurd na de oerknal."

Nu aan het begin van haar carrière, Lee zei dat ze hoopt te blijven leren en verbaasd te zijn over ons universum. "We zijn op een blauw marmer zwevend in de ruimte, " zei ze. "Het is belangrijk om meer te weten te komen over de complexiteit van het universum om ons heen. Mensen zijn geboren om te leren. Elke kennis die we kunnen opdoen, is een geschenk."