Wir wissen jetzt, wie sterbende Sterne faszinierende Mandalas aus Sternenstaub formen

Die letzten Atemzüge sterbender Sterne gehören zu den schönsten Objekten in der Galaxie.

Man nennt sie planetarische Nebel, Wolken aus Sternmaterial, die in den Weltraum geschleudert werden, wenn ein Roter Riese in die letzte Phase seines Lebens eintritt. Der sterbende Stern stößt seine äußeren Schichten ab, die von innen durch den heißen, freigelegten Kern beleuchtet werden.

Diese Wolken sind komplex und wunderschön mandalaartige Wellen , seltsame Scheiben , sogar zweilappige Jets ähnlich wie Flügel . Die atemberaubende Komplexität und Vielfalt dieser Formen scheint im Widerspruch zur einheitlichen Form ihrer Vorläufersterne zu stehen.

„Die Sonne – die letztendlich zu einem Roten Riesen werden wird – ist so rund wie eine Billardkugel, also fragten wir uns: Wie kann ein solcher Stern all diese verschiedenen Formen erzeugen?“ sagte der Astronom Leen Decin der KU Leuven in Belgien.

Durch eine detaillierte Sammlung von Beobachtungen und hydrodynamischen Simulationen haben Wissenschaftler nun herausgefunden, wie planetarische Nebel ihre Form erhalten könnten: durch Gravitationswechselwirkungen mit binären Sternbegleitern und großen Planeten wie ihnen Jupiter die den gewaltsamen Tod ihrer Wirtssterne überleben.

Zunächst beschäftigte sich das Team überhaupt nicht mit planetarischen Nebeln. Der Schwerpunkt ihrer Studien lag auf einem etwas früheren Lebensstadium, dem asymptotischen Riesenast (AGB).

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Rote Riese in den letzten Entwicklungsstadien vor der Phase des planetarischen Nebels und starke Winde des Sterns blasen in den Raum um ihn herum und zerstreuen Gas und Staub.

Rote Riesen sind das Alter einer bestimmten Sternart, weniger als etwa achtmal so groß wie die Masse der Sonne. So wird die Sonne ihr Leben beenden und sich aufblähen, um sie zu verschlingen Quecksilber , Venus Und vielleicht sogar die Erde , bevor sein Kern zu einem winzigen Weißen Zwerg zusammenfällt, der vor Restwärme hell leuchtet.

Daher ist es für Astronomen sehr interessant, wie diese Sterne sterben. Und doch stellte Decins internationales Team fest, dass keine detaillierte Datenbank mit Beobachtungsdaten zu den Winden von AGB-Sternen zusammengestellt wurde. Also machten sie sich daran, eines zu schaffen.

„Das Fehlen solch detaillierter Beobachtungsdaten veranlasste uns zunächst zu der Annahme, dass die Sternwinde insgesamt eine sphärische Geometrie haben, ähnlich wie die Sterne, die sie umgeben.“ sagte der Astronom Carl Gottlieb des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

„Unsere neuen Beobachtungsdaten prägen eine ganz andere Geschichte einzelner Sterne, wie sie leben und wie sie sterben.“ „Wir haben jetzt eine beispiellose Vorstellung davon, wie sich Sterne wie unsere Sonne in den letzten Phasen ihrer Entwicklung entwickeln werden.“

( L. Decin, IT/SEELE )

Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile nahm das Team Beobachtungen einer Stichprobe von AGB-Sternen vor. In diesen Daten bemerkten sie eine Reihe von Strukturen – darunter Bögen, Schalen, bipolare Strukturen, Klumpen, Spiralen, Donutformen und rotierende Scheiben.

Da die radial ausströmenden Winde gleichmäßig waren, stellte das Team schnell fest, dass etwas in der unmittelbaren Nähe des Sterns die Strukturen im Material verursachen könnte – etwa ein kleiner binärer Begleiter oder ein Riesenplanet, der zu schwach ist, um gesehen zu werden, dessen Gravitationswirkung dies jedoch könnte Auswirkungen auf das Material haben.

Als das Team die Wirkung eines Begleiters auf diese Abflüsse modellierte, stellte es tatsächlich fest, dass jede Art von Struktur, die sie beobachteten, durch die Anwesenheit eines sekundären Objekts erzeugt werden konnte. Die Masse dieses Objekts, seine Entfernung vom Stern und die Exzentrizität seiner Umlaufbahn können alle eine Rolle bei der Vielfalt der im Sternwind erzeugten Strukturen spielen.

„Genau wie ein Löffel, den man in einer Tasse umrührt.“ Kaffee „Mit etwas Milch kann ein Spiralmuster entstehen, der Begleiter saugt Material an, während er sich um den Stern dreht und den Sternwind formt“, Sagte Decin .

„Alle unsere Beobachtungen lassen sich damit erklären, dass die Sterne einen Begleiter haben.“

Alle Formen hatten starke Ähnlichkeiten mit den komplexen Strukturen und Formen, die in planetarischen Nebeln zu sehen sind, was darauf hindeutet, dass die Strukturen in den beiden Stadien den gleichen Entstehungsmechanismus haben. Und es gibt weitreichende Implikationen für unser Verständnis der Sternentwicklung.

„Unsere Erkenntnisse verändern sich stark“ Sagte Decin . „Da die Komplexität stellarer Winde in der Vergangenheit nicht berücksichtigt wurde, könnte jede frühere Schätzung der Massenverlustrate alter Sterne um bis zu einem Faktor 10 falsch sein.“

Die Entdeckung weist auch stark darauf hin, was passieren könnte, wenn die Sonne stirbt. Unsere Sonne hat natürlich keinen binären Begleiter (der auch so etwas wie ein binärer Begleiter ist). ein eigenständiges Geheimnis ).

Aber das Sonnensystem hat zwei Planeten, die massereich genug sind, um ihre Ausflüsse möglicherweise zu beeinflussen. Das sind Jupiter und Saturn, die Gasriesen, deren Masse bereits groß genug ist Ziehen Sie die Sonne in einem winzigen, wackeligen Kreis herum .

Sie werden weit außerhalb der Reichweite der Sonne sein, wenn unser Stern zu einem Roten Riesen wird, und Neuere Entdeckungen legen nahe Das Riesenplaneten können tatsächlich den Tod ihrer Sterne überleben - vielleicht nicht mehr lange , aber lang genug, um einige Wellen (oder Bögen oder Muscheln) zu erzeugen.

Die Berechnungen des Teams sagen voraus, dass Jupiter und möglicherweise Saturn in der Lage sein werden, einige relativ schwache Spiralen in den AGB-Wind der Sonne zu formen.

Das Team führt nun weitere Forschungen durch, um herauszufinden, was ihre Entdeckung sonst noch für unser Verständnis des Todes von Sternen verändern könnte.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaft .