Pressmeddelande

En himmelsk fjäril bryter sig ut ur sin dammiga kokong

SPHERE avslöjar en planetarisk nebulosas start i livet

10 juni 2015

Några av de skarpaste bilderna som någonsin tagits med ESO:s Very Large Telescope har för första gången avslöjat vad som ser ut att vara en fjärilslik planetarisk nebulosa som föds av/hos en åldrande stjärna. Observationerna av den röda jätten L2 Puppis, som också tydligt visar att stjärnan har en okänd följeslagare, gjordes med det nyligen installerade instrumentet SPHERE och en ny observationsmetod. För astronomer som studerar döende stjärnor kvarstår många gåtor, och det gäller i synnerhet just sådana fascinerande, timglasliknande bipolära nebulosor.

Cirka 200 ljusår bort ligger L2 Puppis som är en av de närmaste kända röda jättarna som närmar sig livets slutskede. De nya observationerna, som gjordes med instrumentet SPHERE i sitt nya ZIMPOL-läge, togs i synligt ljus med hjälp av så kallad extrem adaptiv optik. Denna metod korrigerar bilderna i mycket högre grad än vanlig adaptiv optik, vilket gör det möjligt att i detalj skönja ljussvaga objekt och strukturer som ligger nära starka ljuskällor. Dessa är de första resultaten som publiceras från detta läge och de mest detaljerade som gjorts av denna typ av stjärna.

Med hjälp av ZIMPOL kan bilder skapas som är tre gånger skarpare än bilder från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. De nya observationerna visar stoft och damm som omger L2 Puppis i utsökt detalj [1]. De bekräftar vad som tidigare setts med kameran NACO: att stoftet ligger i en nästan exakt kantställd skiva, men visar upp den med bättre detaljskärpa. Tack vare mätningarna av ljusets polarisering av med ZIMPOL kan forskarna nu bygga en tredimensionell modell av stoftstrukturerna [2].

Astronomerna fann att stoftskivan börjar drygt 900 miljoner kilometer från stjärnan – något längre bort än avståndet mellan solen och Jupiter – och därifrån breder ut sig för att skapa symmetriska, trattliknande former runt stjärnan. Teamet observerade också en andra ljuskälla omkring 300 miljoner kilometer från L2 Puppis, - dubbelt så långt som avståndet mellan jorden och solen. Denna väldigt närliggande kompanjonstjärna är troligen också en röd jätte med liknande massa, men något yngre.

Kombinationen av stora mängder stoft som omger en långsamt döende stjärna med närvaron av en kompanjonstjärna betyder att det är exakt den typ av system som förväntas skapa en bipolär planetarisk nebulosa. Alla dessa förutsättningar verkar vara nödvändiga, men tur behövs också om en himmelsk fjäril också ska bryta sig ur denna dammiga puppa.

Pierre Kervella är förstaförfattare till studien.

– Ursprunget till bipolära planetariska nebulosor är ett av den moderna astrofysikens stora klassiska problem. Framförallt handlar det om exakt hur stjärnorna återför sin värdefulla last av tunga grundämnen till rymden. Det är en viktig process eftersom det är detta material som senare kommer att användas för att tillverka senare generationer av planetsystem.

Utöver L2 Puppis’ utsvängda skiva, fann teamet två koner av material som reser sig vinkelrätt mot skivan. Inuti dessa trattliknande strukturer, fann de två långa, långsamt krökande plymer av material. Av plymernas startpunkter att döma tror forskarna att den ena har skapats tack vare av växelverkan mellan materialet från L2 Puppis och dess kompanjons stjärnvind och strålningstryck. Den andra har troligen skapats i kollisionen mellan stjärnornas vindar, eller kan också ha skapats tack vare en ackretionsskiva som omger kompanjonstjärnan.

Fastän man ännu inte riktigt förstår sig på bipolära planetariska nebulosor, finns det två ledande teorier som båda förlitar sig på att de skapas i dubbelstjärnesystem [3]. De nya observationerna verkar peka på att båda av dessa processer pågår omkring L2 Puppis. Därför verkar troligt att stjärnparet kommer, i sinom tid, att föda en fjäril.

Pierre Kervella avslutar.

– Då kompanjonstjärnan behöver bara ett par år för att fullgöra ett varv runt L2 Puppis förväntar oss att kunna se hur kompanjonstjärnan formar den röda jättens skiva. Det kommer vara möjligt att följa utvecklingen av stoftets egenskaper runt stjärnan i realtid – en extremt ovanlig och spännande möjlighet.

Noter

[1] SPHERE/ZIMPOL använder metoden extrem adaptiv optik för att skapa diffraktionsbegränsade bilder. Detta överträffar tidigare instrument för adaptiv optik genom att uppnå den teoretiska begränsning hos teleskop när det inte finns någon atmosfär. Extrem adaptiv optik tillåter också att man kan se väldigt svaga objekt som ligger nära ljusa stjärnor. Dessa bilder tas också i synligt ljus – dvs kortare våglängder än de flesta tidigare bilder med adaptiv optik, som gjorts i kortvågigt infrarött ljus. Dessa två faktorer leder till en mycket skarpare bild än tidigare bilder tagna med VLT. Ännu högre spatial upplösning kan uppnås med VLTI, VLT-interferometern, men interferometerns mätningar ger inte direkta bilder.

[2] Stoftet i skivan sprider effektivt stjärnans ljus på vägen mot jorden och polariserar det. Tack vare denna egenskap har forskarna kunnat skapa en tredimensionell karta av höljet med hjälp av mätningarna från ZIMPOL och NACO tillsammans med en beräkningarna av skivan baserad på verktyget RADMC-3D som används för att modellera strålningstransport. Utifrån en uppsättning av parametrar för stoftet simulerar verktyget hur fotoner rör sig igenom det.

[3] Den första teorin är att stoftkornen som produceras av den primära, döende stjärnans stjärnvindar, hålls kvar av just stjärnvindarna – och strålningstryck från en kompanjonstjärna – i ringliknande banor omkring stjärnan. Om huvudstjärnan förlorar mer materia står stoftskivan i vägen, vilket tvingar materialet att röra sig uppåt i två motstående kolumner, vinkelrätt mot skivan.

Den andra teorin kräver att mycket av materialet som kastas ut av den döende stjärnan fångas in av den närliggande kompanjonen, vilken då börjar att skapa en ackretionsskiva och ett par kraftfulla jetstrålar. Allt kvarvarande material trycks bort av den döende stjärnans stjärnvindar, som skapar ett omslutande moln av gas och stoft, något som normalt sker också i ett system med en ensam stjärna. Kompanjonsstjärnans nyligen skapade bipolära jetstrålar, som rör sig med mycket större kraft än stjärnvindarna från den döende stjärnan, gräver ut dubbla hålrum i det omgivande stoftet, vilket resulterar i det karaktäristiska utseendet hos en bipolär planetarisk nebulosa.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis”, av P. Kervella m. fl., och publiceras i tidsskriften Astronomy & Astrophysics den 10 juni 2015.

Forskarteamet består av P. Kervella (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU, Frankrike; Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile; LESIA Observatoire de Paris, CNRS, UPMC; Université Paris-Diderot, Meudon, Frankrike), M. Montargès (LESIA, Frankrike; Institut de Radio-Astronomie Millimétrique, St Martin d’Hères, Frankrike), E. Lagadec (Laboratoire Lagrange, Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Frankrike), S. T. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, Tucson, Arizona, USA), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), J. H. Girard (ESO, Chile), K. Ohnaka (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Perrin (LESIA, Frankrike) och A. Gallenne (Universidad de Concepción, Departamento de Astronomía, Concepción, Chile).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

●       Forskningsartikeln

●       Bilder på VLT

●       ESOcast om ZIMPOL, SPHERE och polarimetri

●       Mer information om SPHERE

Kontakter

Pierre Kervella
Departamento de Astronomía, Universidad de Chile
Santiago, Chile
Mobil: +33 628 076 550
E-post: pierre.kervella@obspm.fr

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1523 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.