Για περισσότερα από 400 χρόνια, οι αστρονόμοι τόσο επαγγελματίες όσο και ερασιτέχνες έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον να παρατηρήσουν τα αστέρια της Mira, μια κατηγορία μεταβλητών κόκκινων κολοσσών διάσημων για παλμούς που διαρκούν 80-1.000 ημέρες και προκαλούν την φαινομενική φωτεινότητα να διαφέρει κατά δέκα φορές ή περισσότερο κατά τη διάρκεια ενός κύκλου.
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Guy Perrin από το Παρατηρητήριο του Παρισιού / LESIA (Meudon, Γαλλία) και τον Stephen Ridgway από το Εθνικό Παρατηρητήριο Οπτικής Αστρονομίας (Tucson, Αριζόνα, ΗΠΑ) έχει χρησιμοποιήσει ενδομετρικές τεχνικές για να παρατηρήσει τα κοντινά περιβάλλοντα πέντε αστεριών Mira, και εξεπλάγην που βρήκαμε ότι τα αστέρια περιβάλλονται από ένα σχεδόν διαφανές κέλυφος υδρατμών και πιθανώς μονοξειδίου του άνθρακα και άλλων μορίων. Αυτό το κέλυφος δίνει στα αστέρια ένα παραπλανητικά μεγάλο φαινόμενο μέγεθος. Διεισδύοντας σε αυτό το στρώμα χρησιμοποιώντας το συνδυασμένο φως πολλών τηλεσκοπίων, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα αστέρια της Mira είναι πιθανότατα μόνο μισά μεγάλα από τα προηγούμενα.
"Αυτή η ανακάλυψη επιλύει τις εντυπωσιακές ασυνέπειες μεταξύ των παρατηρήσεων του μεγέθους των αστεριών Mira και των μοντέλων που περιγράφουν τη σύνθεση και τους παλμούς τους, οι οποίες τώρα φαίνεται γενικά να συμφωνούν μεταξύ τους," Ο Ridgway εξηγεί. «Η αναθεωρημένη εικόνα είναι ότι τα αστέρια Mira είναι πολύ φωτεινά αλλά σχετικά φυσιολογικά αστέρια του ασυμπτωτικού γιγαντιαίου κλάδου, αλλά έχουν έναν συντονισμό παλμών που οδηγεί στη μεγάλη μεταβλητότητά τους.»
Τα αστέρια Mira είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα, καθώς είναι παρόμοιου μεγέθους με τον Ήλιο και περνούν σε ένα τελευταίο στάδιο της ίδιας εξελικτικής πορείας που θα βιώσουν όλα τα αστέρια μίας ηλιακής μάζας, συμπεριλαμβανομένου του Ήλιου. Επομένως, αυτά τα αστέρια απεικονίζουν τη μοίρα του Ήλιου μας πέντε δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα. Εάν ένα τέτοιο αστέρι, συμπεριλαμβανομένου του περιβαλλόμενου κελύφους του, βρισκόταν στη θέση του Ήλιου στο ηλιακό μας σύστημα, το ατμό κέλυφος του θα εκτείνεται πέρα από την τροχιά του Άρη.
Παρόλο που έχουν πολύ μεγάλη διάμετρο (έως μερικές εκατοντάδες ηλιακές ακτίνες), τα κόκκινα γιγαντιαία αστέρια μοιάζουν με τα ανθρώπινα μάτια στη Γη και ακόμη και τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια δεν μπορούν να διακρίνουν τις επιφάνειές τους. Αυτή η πρόκληση μπορεί να ξεπεραστεί συνδυάζοντας σήματα από ξεχωριστά τηλεσκόπια χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται αστρονομική ενδομετρία που καθιστά δυνατή τη μελέτη πολύ μικρών λεπτομερειών στο κοντινό περιβάλλον των αστεριών της Mira. Τελικά, οι εικόνες των αστεριών που παρατηρούνται μπορούν να ανακατασκευαστούν.
Τα αστέρια Mira πήραν το όνομά τους από το πρώτο γνωστό αντικείμενο, Mira (ή Omicron Ceti). Μια πιθανή εξήγηση για τη σημαντική μεταβλητότητά τους είναι ότι μεγάλες ποσότητες υλικού, συμπεριλαμβανομένης της σκόνης και των μορίων, παράγονται κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου. Αυτό το υλικό εμποδίζει μεγάλο μέρος της εξερχόμενης αστρικής ακτινοβολίας, έως ότου το υλικό αραιωθεί με διαστολή. Το στενό περιβάλλον των άστρων Mira είναι επομένως πολύ περίπλοκο και τα χαρακτηριστικά του κεντρικού αντικειμένου είναι δύσκολο να παρατηρηθούν.
Για να μελετήσει το κοντινό περιβάλλον αυτών των αστεριών, η ομάδα με επικεφαλής τον Perrin και τον Ridgway πραγματοποίησε παρατηρήσεις στο υπέρυθρο οπτικό τηλεσκόπιο (IOTA) του Smithsonian Astrophysical Observatory στην Αριζόνα. Το IOTA είναι ένα αστρικό συμβολόμετρο Michelson, με δύο βραχίονες να σχηματίζουν μια διάταξη σχήματος L. Λειτουργεί με τρεις συλλέκτες που μπορούν να τοποθετηθούν σε διαφορετικούς σταθμούς σε κάθε βραχίονα. Στην παρούσα μελέτη, έγιναν παρατηρήσεις σε διάφορα μήκη κύματος χρησιμοποιώντας διαφορετικά διαστήματα τηλεσκοπίων που κυμαίνονται από 10 έως 38 μέτρα.
Από αυτές τις παρατηρήσεις, η ομάδα μπόρεσε να ανακατασκευάσει την παραλλαγή της αστρικής φωτεινότητας στην επιφάνεια κάθε αστεριού. Μπορούν να εντοπιστούν λεπτομέρειες έως περίπου 10 milli-arcseconds. Συγκριτικά, στην απόσταση της Σελήνης, αυτό θα αντιστοιχούσε στο να βλέπουμε χαρακτηριστικά έως και 20 μέτρα σε μέγεθος.
Οι παρατηρήσεις έγιναν σε μήκη κύματος σχεδόν υπέρυθρων που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη μελέτη των υδρατμών και του μονοξειδίου του άνθρακα. Ο ρόλος που διαδραμάτισαν αυτά τα μόρια υποψιάστηκε πριν από μερικά χρόνια από την ομάδα και επιβεβαιώθηκε ανεξάρτητα από παρατηρήσεις με το Παρατηρητήριο Διαστήματος Υπέρυθρων. Οι νέες παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν το IOTA δείχνουν ξεκάθαρα ότι τα αστέρια Mira περιβάλλονται από ένα μοριακό στρώμα υδρατμών και, τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις, από μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτό το στρώμα έχει θερμοκρασία περίπου 2.000 Κ και εκτείνεται σε περίπου μια αστρική ακτίνα πάνω από την αστρική φωτοσφαιρία, ή περίπου το 50 τοις εκατό της παρατηρούμενης διαμέτρου των αστεριών Mira στο δείγμα.
Προηγούμενες ενδομετρικές μελέτες για τα αστέρια Mira οδήγησαν σε εκτιμήσεις των διαμέτρων των αστεριών που ήταν προκατειλημμένες από την παρουσία του μοριακού στρώματος και, επομένως, υπερεκτιμήθηκαν. Αυτό το νέο αποτέλεσμα δείχνει ότι τα αστέρια της Mira είναι περίπου το ήμισυ τόσο μεγάλα όσο πιστεύαμε προηγουμένως.
Οι νέες παρατηρήσεις που παρουσίασε η ομάδα ερμηνεύονται στο πλαίσιο ενός μοντέλου που γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ των παρατηρήσεων και της θεωρίας. Ο χώρος μεταξύ της επιφάνειας του αστεριού και του μοριακού στρώματος περιέχει πολύ πιθανό αέριο, όπως μια ατμόσφαιρα, αλλά είναι σχετικά διαφανές στα παρατηρούμενα μήκη κύματος. Στο ορατό φως, το μοριακό στρώμα είναι μάλλον αδιαφανές, δίνοντας την εντύπωση ότι είναι μια επιφάνεια, αλλά στο υπέρυθρο, είναι λεπτό και το αστέρι μπορεί να δει μέσα από αυτό.
Αυτό το μοντέλο είναι το πρώτο που εξηγεί τη δομή των αστεριών Mira σε ένα ευρύ φάσμα φασματικών μηκών κύματος από το ορατό έως το μεσαίο υπέρυθρο και είναι συνεπές με τις θεωρητικές ιδιότητες του παλμού τους. Ωστόσο, η παρουσία του στρώματος μορίων πολύ πάνω από την αστρική επιφάνεια εξακολουθεί να είναι κάπως μυστηριώδης. Το στρώμα είναι πολύ υψηλό και πυκνό για να υποστηρίζεται καθαρά από ατμοσφαιρική πίεση. Οι παλμοί του αστεριού πιθανώς παίζουν ρόλο στην παραγωγή του μοριακού στρώματος, αλλά ο μηχανισμός δεν είναι ακόμη κατανοητός.
Καθώς τα αστέρια της Mira αντιπροσωπεύουν ένα μεταγενέστερο εξελικτικό στάδιο των αστεριών που μοιάζουν με τον Ήλιο, θα είναι πολύ ενδιαφέρον να περιγράψουμε καλύτερα τις διαδικασίες που συμβαίνουν μέσα και γύρω από αυτά, ως μια πρόβλεψη της αναμενόμενης μοίρας του Ήλιου στο μακρινό μέλλον. Τα αστέρια Mira εκτοξεύουν μεγάλες ποσότητες αερίου και σκόνης στο διάστημα, συνήθως περίπου το ένα τρίτο της μάζας της Γης ανά έτος, παρέχοντας έτσι περισσότερο από το 75% των μορίων του γαλαξία. Ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο και άλλα στοιχεία από τα οποία έχουμε κατασκευαστεί παράγονται κυρίως στο εσωτερικό τέτοιων αστεριών (με βαρύτερα στοιχεία που προέρχονται από σουπερνόβα) και στη συνέχεια επιστρέφονται στο διάστημα μέσω αυτής της απώλειας μάζας για να γίνουν μέρος νέων αστεριών και πλανητών . Η ωρίμανση της τεχνικής της ιντερφερομετρίας αποκαλύπτει λεπτομέρειες της ατμόσφαιρας Mira, φέρνοντας τους επιστήμονες κοντά στην παρατήρηση και την κατανόηση της παραγωγής και της εκτόξευσης μορίων και σκόνης, καθώς αυτά τα αστέρια ανακυκλώνουν το περιεχόμενό τους σε αστρονομική κλίμακα.
Το χαρτί; Αποκαλύπτοντας τα αστέρια της Mira πίσω από τα μόρια: Επιβεβαίωση του μοντέλου μοριακού στρώματος με στενή ζώνη κοντά στην υπέρυθρη ενδομετρία,; από τους Perrin et al., θα εμφανιστεί σε ένα επερχόμενο τεύχος του περιοδικού Astronomy & Astrophysics.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων NOAO
