Komunikat prasowy

Dieta niskosodowa kluczem do długiego życia gwiazd

Nowe obserwacje VLT spowodowały spory problem dla teorii ewolucji gwiazd

29 maja 2013

Astronomowie spodziewają się, że gwiazdy takie jak Słońce utracą atmosfery pod koniec swojego życia. Ale nowe obserwacje olbrzymiej gromady gwiazd, wykonane za pomocą należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), pokazały – wbrew wszelkim oczekiwaniom – że większość zbadanych gwiazd w ogóle nie dociera do tego stadium w trakcie swojego życia. Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że ilość sodu w gwiazdach jest bardzo dobrym wskaźnikiem tego, w jaki sposób skończy się ich życie.

Sposób, w który gwiazdy ewoluują i kończą swoje życie, przez wiele lat był uważany za dobrze poznany. Szczegółowe modele komputerowe przewidywały, że gwiazdy o masach podobnych do słonecznej, będą pod koniec życia mieć okres zwany asympotyczną gałęzią olbrzymów (lub AGB) [1], w trakcie którego przechodzą końcowy wybuch procesów termojądrowych i tracą istotną część swojej masy w formie gazu  i pyłu.

Ten wyrzucony materiał [2] służy do utworzenia następnych generacji gwiazd, a cykl utraty masy i ponownych narodzin jest kluczowy dla wyjaśnienia chemicznej ewolucji Wszechświata. Proces ten dostarcza także materiału potrzebnego do formowania się planet, a nawet składników dla życia organicznego

Jednak gdy australijski ekspert od teorii ewolucji gwiazd, Simon Campbell z Monash University Centre for Astrophysics w Melbourne, przejrzał stare publikacje, znalazł kuszące sugestie, że niektóre z gwiazd mogą w jakiś sposób nie postępować według uznanych reguł i całkowicie pomijać fazę AGB. Oto jego opowieść:

„Dla naukowca od modeli gwiazd takie sugestię są szalone! Zgodnie z naszymi modelami wszystkie gwiazdy przechodzą fazę AGB. Dwa razy sprawdziłem wszystkie stare badania, ale okazało się, że nie były właściwie przeprowadzone. Postanowiłem samodzielnie zbadać sprawę, pomimo niewielkiego doświadczenia obserwacyjnego.”

Campbell, wraz ze swoim zespołem, użył Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) do starannego zbadania światła pochodzącego od gwiazd gromady kulistej NGC 6752 w południowej konstelacji Pawia. Ta olbrzymia kula starych gwiazd zawiera zarówno pierwszą generację gwiazd, jak i drugą, która uformowała się później [3]. Obie generacje można rozróżnić na podstawie ilości sodu, który zawierają – do mierzenia tych ilości można użyć bardzo dobrej jakości danych z VLT.

„FLAMES, wieloobiektowy spektrograf wysokiej rozdzielczości na VLT, był jedynym instrumentem, który mógł pozwolić nam na uzyskanie dobrej jakości danych dla 130 gwiazd jednocześnie. Pozwolił nam na obserwowanie dużej części gromady kulistej za jednym razem.” dodaje Campbell.

Wyniki okazały się niespodzianką – wszystkie zbadane gwiazdy AGB należały do pierwszej generacji gwiazd, z niewielką zawartością sodu, a żadna z gwiazd drugiej generacji, z większą zawartością sodu, wcale nie stała się gwiazdą AGB. Około 70% gwiazd nie przeszło końcowych procesów termojądrowych i fazy utraty masy [4] [5].

„Wygląda na to, że gwiazdy potrzebuję niskosodowej ‘diety’, aby osiągnąć fazę AGB w swoim starszym wieku. Nasze obserwacje są ważne z kilku powodów. Gwiazdy w tej fazie są najjaśniejszymi w gromadach kulistych – będzie  więc 70% mniej najjaśniejszych gwiazd niż przewiduje teoria.. Oznacza to także, że model komputerowe są niekompletne i powinny zostać poprawione!” podsumowuje Campbell.

Zespół spodziewa się, że podobne rezultaty zostaną osiągnięte przy badaniach innych gromad i w dalszych planowanych obserwacjach.

Uwagi

[1] Gwiazdy AGB otrzymały swoją dziwną nazwę z powodu pozycji na wykresie Hertzsprunga-Russella, przedstawiającym jasność gwiazd względem ich barw.

[2] Przez krótki okres czasu ta wyrzucona materiał jest rzeźbiona przez silne promieniowanie ultrafioletowe od gwiazdy i tworzy mgławicę planetarną (zobacz np. eso1317).

[3] Mimo, że gwiazdy w gromadzie kulistej powstały wszystkie w podobnym czasie, obecnie wiadomo, że systemy te nie są tak proste, jak uważano kiedyś. Zwykle zawierają dwie lub więcej populacji gwiazd o różnych ilościach lekkich pierwiastków chemicznych, takich jak węgiel, azot oraz – kluczowy dla opisywanych badań – sód.

[4] Uważa się, że gwiazdy, które ominęły fazę AGB, będą ewoluować bezpośrednio do helowego białego karła i stopniowo ochładzać się przez wiele miliardów lat.

[5] Naukowcy nie sądzą, że sód sam w sobie jest powodem innego zachowania gwiazd, ale musi on być mocno powiązany z tajemniczą rzeczywistą przyczyną, która pozostaje nieznana.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykule pt. “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars”, Simon Campbell et al., który 29 maja 2013 r. ukaże się online w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Australia), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Australia; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Australia [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Niemcy), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU), Frank Grundahl (Aarhus University, Dania).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 39-metrowy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Kontakt

Simon Campbell
Monash University
Melbourne, Australia
Tel.: +61 3 9905 4454
E-mail: simon.campbell@monash.edu

John Lattanzio
Monash University
Melbourne, Australia
Tel.: +61 3 9905 4428
E-mail: john.lattanzio@monash.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych