Sourozenecká rivality způsobila historickou explozi Ety Carinae

Slabé ozvěny světla osvětlují to, co se skutečně stalo během Velké erupce superhvězdy Ety Carinae.

Hubbleův vesmírný dalekohled zachytil slávu mlhoviny Homunculus, která byla vytvořena v roce 1843 během otřesu supermasivní hvězdou Eta Carinae v jejím středu.
NASA / ESA / Nathan Smith (University of California, Berkeley)

Ošklivý případ sourozenecké rivality mohl způsobit explozi v masivním hvězdném systému známém jako Eta Carinae. Nová analýza „světelných ozvěn“ podporuje teorii, že systém původně měl tři hvězdy, ale v zápletce připomínající Game of Thrones přežily pouze dvě hvězdy.

Eta Carinae zažila před 170 lety velkou explozi známou jako Velká erupce, která byla svědkem po celém světě, protože primární hvězda se najednou stala druhou nejjasnější hvězdou na noční obloze. Ve zuřivosti se podobalo supernově, ale nějaká primární, uberově velká hvězda zůstala neporušená. Nyní dvě studie, které se objevily v Měsíční zprávě Královské astronomické společnosti (dokument 1, „papír 2“), sledovaly slabé ozvěny světla odrážející se v blízkosti mezihvězdného prachu, což astronomům poskytuje pohled v reálném čase na dávno minulé dění.

Tím, že vezme spektrum tohoto odraženého světla, Nathan Smith (University of Arizona) a jeho kolegové se mohli v podstatě ohlédnout v čase a měřit, jak rychle se materiál během hvězdné exploze rychle rozběhl. Protože světlo má konečnou rychlost, zkoumání světelných ozvěn v různých oblastech prachu umožnilo týmu sledovat explozi po dlouhou dobu během exploze. „Je to jako návrat a vyšetřování místa činu pomocí moderních nástrojů, “ říká Smith.

K překvapení astronomů viděli, že vlastnosti spektra se dramaticky změnily ve světelných ozvěnách, které zaznamenávaly události čtyřicátých a padesátých let. Data ukázala, že exploze dosáhla rychlosti miliónů mil za hodinu.

Zkoumání ozvěny světla

Smithová vysvětluje, že masivní hvězda vysílající silný tok materiálu často vykazuje ve svém spektru emisní čáry. Pokud je odtok pomalý, vypadají tyto čáry úzké, ale rychlé odtoky tyto čáry rozmazají a rozšíří. Navíc, protože světelné ozvěny nám ukazují světlo emitované před 170 lety, spektra ukazují změny od té dávné erupce v reálném čase.

Spektra ukázala, že rychlost odtoku se během desetiletí Velké erupce několikrát změnila. Rychlost odtoku byla zpočátku mezi 150 km / s a ​​200 km / s (340 000 mph až 450 000 mph). Potom se rychlost materiálu zvýšila na současnou rychlost expanze 600 km / sa vyšší, přičemž několik proudů částic se pohybovalo rychlostí až 1 000 km / s.

„Ale to není skutečný monstrum, “ pokračuje Smith. Ve druhé fázi jeho tým viděl, že vítr zrychlil na velmi vysoké rychlosti, ale nerovnoměrně. Výbuch byl asymetrický. Větry pohybující se směrem k Zemi dosáhly neuvěřitelných 10 000 km / s (22, 3 milionu mph), ale ty větry, které se pohybovaly od Země, byly ještě rychlejší, rychlostí 20 000 km / s.

Tyto vysoké rychlosti naznačují rázovou vlnu po masivní explozi, řekl Smith. "Toto je nesmírně důležité nové pozorování a zásadně mění to, co považujeme za povahu exploze, " dodal.

Sourozenecká rivalita

Jak se to stalo? Nejsilnější scénář týmu naznačuje násilnou interakci mezi třemi hvězdami.

Tato grafika na šesti panelech ilustruje možný scénář silného výbuchu, který byl zaznamenán před 170 lety od hvězdného systému Eta Carinae.
NASA / ESA / a A. Feild (STScI)

Příběh samotného tohoto hvězdného systému je komplikovaný a zahrnuje miliony let vývoje, ve kterém někteří ze sourozenců vyměnili plyn a dokonce vyměnili oběžné dráhy. Zpočátku se dvě hvězdy „pojmenujme A a B“ obíhaly těsně vedle sebe, zatímco třetí hvězda „pojďme to C“ obíhaly dále. Když A dosáhl konce svého života, ztratil své vnější vrstvy, přenesl hmotu na B v procesu a zanechal za sebou jádro bohaté na hélium. Mezitím se B, už mocná hvězda, rozrostla na nejméně 100násobek hmotnosti Slunce.

Tento přenos hmoty posunul těžiště systému směrem k B a vytlačil A dále ven, kde se začal táhnout na C. V gravitační interakci si A a C vyměnily místa: nyní C a B byly těsně u sebe a dále ven. Jejich vzájemná oběžná dráha nebyla stabilní a spojily se C a B a uvolnily tak obrovské množství energie, které bylo vidět ve Velké erupci. Hvězdy A a B se dnes stále obíhají, a to po dobu 5, 5 roku.

Podle scénáře, který Smithův tým navrhuje, odpovídá „pomalá“ výtoková fáze pozorovaná ve světelných ozvěnách, když se k sobě spirálovitě pohybovaly C a B, čímž se uvolňovala hmota. Než se obě hvězdy sloučily, obklopil je kokon hustý, pomalu se rozvíjející materiál. Fúze spustila explozi, poslala hvězdný materiál, zrychlila na vysoké rychlosti, vrazila do okolního kokona a vytvořila vícenásobné rychlosti úlomků, které astronomové spatřili ve druhé, rychlejší fázi ozvěny světla.

Edward van den Heuvel (Amsterodamská univerzita), který spoluautorem příspěvku za rok 2016, který také navrhl rámec pro tříhvězdičky, říká, že nové studie se na jeho modelu zlepšují, protože jsou do značné míry v souladu s pozorovanými charakteristikami Ety Carinae. Poznamenává však, že ve svém modelu je počáteční doprovodná hvězda (A) obyčejnou hvězdou typu O, zatímco Smithovy výpočty vyžadují, aby byl doprovodnou hvězdou Wolf-Rayet. Zatímco O hvězdy jsou relativně běžné, Wolf-Rayetovy hvězdy jsou krátkotrvající, a proto se objevují jen zřídka.

Smith říká, že tým plánuje další pozorování hvězdného systému pro další světelné ozvěny, aby zjistil, zda mohou najít další informace o vývoji výbuchu.