Μια ομάδα αστρονόμων χρησιμοποίησε πρόσφατα το υπέρυθρο οπτικό τηλεσκόπιο της Αριζόνα (IOTA) τριών συνδεδεμένων τηλεσκοπίων για να κοιτάξει 4 δισεκατομμύρια χρόνια στο μέλλον, όταν τα μπαλόνια του Ήλιου μας γίνονταν ένα κόκκινο γιγαντιαίο αστέρι. Παρατήρησαν αρκετά κόκκινα αστέρια - την τελική μοίρα του Ήλιου μας - και ανακάλυψαν τις επιφάνειές τους να είναι στίγματα και ποικίλες, καλυμμένες με τεράστιες ηλιακές κηλίδες.
Καθώς οι αστρονόμοι συνδέουν όλο και περισσότερο δύο τηλεσκόπια ως ιντερφερόμετρα για να αποκαλύψουν μεγαλύτερη λεπτομέρεια απόμακρων αστεριών, ένας αστρονόμος του Παρατηρητηρίου Keck δείχνει τη δύναμη να συνδέει τρία ή και περισσότερα τηλεσκόπια μαζί.
Ο αστρονόμος Sam Ragland χρησιμοποίησε το υπέρυθρο οπτικό τηλεσκόπιο της Αριζόνα (IOTA) από τρία συνδεδεμένα τηλεσκόπια για να αποκτήσει άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια από παλιά κόκκινα γιγαντιαία αστέρια που αντιπροσωπεύουν την τελική μοίρα του Ήλιου.
Παραδόξως, διαπίστωσε ότι σχεδόν το ένα τρίτο των κόκκινων κολοσσών που ερεύνησε δεν ήταν ομοιόμορφα φωτεινές στο πρόσωπό τους, αλλά ήταν ανωμαλίες, υποδεικνύοντας πιθανώς μεγάλα σημεία ή σύννεφα ανάλογα με τις ηλιακές κηλίδες, τα κύματα σοκ που δημιουργούνται από παλλόμενους φακέλους ή ακόμα και πλανήτες.
«Η τυπική πεποίθηση είναι ότι τα αστέρια πρέπει να είναι συμμετρικές μπάλες αερίου», δήλωσε ο Ragland, ειδικός στο ιντερφερόμετρο. «Αλλά το 30 τοις εκατό αυτών των κόκκινων γίγαντων εμφάνισε ασυμμετρία, η οποία έχει επιπτώσεις στα τελευταία στάδια της αστρικής εξέλιξης, όταν αστέρια όπως ο Ήλιος εξελίσσονται σε πλανητικά νεφελώματα».
Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τον Ragland και τους συναδέλφους του αποδεικνύουν επίσης τη δυνατότητα σύνδεσης ενός τρίο - ή ακόμα και κουιντέτου ή σεξέτ - των τηλεσκοπίων υπέρυθρων για τη λήψη εικόνων υψηλότερης ανάλυσης στο εγγύς υπέρυθρο από ό, τι ήταν δυνατό πριν.
«Με περισσότερα από δύο τηλεσκόπια, μπορείτε να εξερευνήσετε ένα εντελώς διαφορετικό είδος επιστήμης από ό, τι θα μπορούσε να γίνει με δύο τηλεσκόπια», είπε.
«Είναι ένα μεγάλο βήμα για να πάμε από δύο τηλεσκόπια σε τρία», πρόσθεσε η θεωρητικός Lee Anne Willson, συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αϊόβα στο Ames. «Με τρία τηλεσκόπια μπορείτε να πείτε όχι μόνο πόσο μεγάλο είναι το αστέρι, αλλά αν είναι συμμετρικό ή ασύμμετρο. Με ακόμη περισσότερα τηλεσκόπια, μπορείτε να αρχίσετε να το μετατρέπετε σε εικόνα. "
Οι Ragland, Willson και οι συνάδελφοί τους σε ιδρύματα στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Γαλλία, συμπεριλαμβανομένης της NASA, ανέφεραν τις παρατηρήσεις και τα συμπεράσματά τους σε ένα έγγραφο που έγινε πρόσφατα αποδεκτό από το The Astrophysical Journal.
Κατά ειρωνικό τρόπο, η σειρά τηλεσκοπίων IOTA, λειτουργούσε από κοινού στο Mt. Το Hopkins από το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian, το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης, το Πανεπιστήμιο του Ουαϊόμινγκ και το Εργαστήριο Λίνκολν του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, έκλεισαν την 1η Ιουλίου για να εξοικονομήσουν χρήματα. Το αρχικό ιντερφερόμετρο δύο τηλεσκοπίων έγινε online το 1993 και η προσθήκη ενός τρίτου τηλεσκοπίου 45 εκατοστών το 2000 δημιούργησε το πρώτο οπτικό και υπέρυθρο ιντερφερόμετρο τρίο.
Ο διευθυντής της IOTA Wesley A. Traub, πρώην Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνια (CfA) και τώρα στο Jet Propulsion Laboratory, προσέφερε στον Ragland και στους συναδέλφους του την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν τη συστοιχία για να ελέγξουν τα όρια της ιντερφομετρίας πολλαπλών τηλεσκοπίων και ίσως μάθετε κάτι για την απόλυτη μοίρα του Ήλιου.
Τα ιντερφερόμετρα συνδυάζουν φως από δύο ή περισσότερα τηλεσκόπια για να δουν περισσότερες λεπτομέρειες, προσομοιώνοντας την ανάλυση ενός τηλεσκοπίου τόσο μεγάλη όσο η απόσταση μεταξύ των τηλεσκοπίων. Ενώ οι αστρονόμοι ραδιοφώνου έχουν χρησιμοποιήσει συστοιχίες εδώ και χρόνια για την προσομοίωση πολύ μεγαλύτερων τηλεσκοπίων, έχουν το πλεονέκτημα των σχετικά μεγάλων μηκών κύματος - μέτρα ή εκατοστά - γεγονός που καθιστά ευκολότερη την ανίχνευση των κλασματικών διαφορών μήκους κύματος μεταξύ των χρόνων άφιξης φωτός σε ξεχωριστά τηλεσκόπια. Το να κάνεις ενδομετρία στο εγγύς υπέρυθρο - σε μήκος κύματος 1,65 μικρά, ή περίπου το ένα εκατοστό του χιλιοστού, όπως έκανε ο Ragland - είναι πολύ πιο δύσκολο, επειδή τα μήκη κύματος είναι σχεδόν το ένα εκατοστό των ραδιοκυμάτων.
«Σε μικρά μήκη κύματος, η σταθερότητα του οργάνου είναι ένας σημαντικός περιορισμός», δήλωσε ο Ragland. "Ακόμη και μια δόνηση θα καταστρέψει εντελώς τη μέτρηση."
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν επίσης μια νέα τεχνολογία για να συνδυάσουν το φως από τα τρία τηλεσκόπια IOTA: ένα τσιπ στερεάς κατάστασης πλάτους μισής ίντσας, που ονομάζεται ενσωματωμένος συνδυασμός οπτικών ινών (IONIC), που αναπτύχθηκε στη Γαλλία. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το τυπικό ιντερφερόμετρο, το οποίο αποτελείται από πολλούς καθρέφτες για να κατευθύνει το φως από πολλά τηλεσκόπια σε έναν κοινό ανιχνευτή.
Το κύριο επίκεντρο του Ragland είναι τα αστέρια χαμηλής έως μεσαίας μάζας - που κυμαίνονται από τα τρία τέταρτα της μάζας του Ήλιου έως τρεις φορές τη μάζα του Ήλιου - καθώς πλησιάζουν στα άκρα της ζωής τους. Αυτά είναι αστέρια που διογκώθηκαν σε ερυθρούς γίγαντες αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, όταν άρχισαν να καίνε το ήλιο που είχε συσσωρευτεί κατά τη διάρκεια μιας ζωής καύσης υδρογόνου. Μέχρι το τέλος, ωστόσο, αυτά τα αστέρια αποτελούνται από έναν πυκνό πυρήνα άνθρακα και οξυγόνου που περιβάλλεται από ένα κέλυφος όπου το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο και έπειτα το ήλιο σε άνθρακα και οξυγόνο. Στα περισσότερα από αυτά τα αστέρια, το υδρογόνο και το ήλιο εναλλάσσονται ως καύσιμα, προκαλώντας τη φωτεινότητα του αστεριού να κυμαίνεται σε περίοδο 100.000 ετών καθώς το καύσιμο αλλάζει. Σε πολλές περιπτώσεις, τα αστέρια περνούν τα τελευταία 200.000 χρόνια ως μεταβλητή Mira - ένας τύπος αστεριού του οποίου το φως ποικίλλει τακτικά σε φωτεινότητα για μια περίοδο 80 έως 1000 ημερών. Ονομάστηκαν για το πρωτότυπο αστέρι στον αστερισμό του Cetus γνωστό ως Mira.
«Ένας λόγος που με ενδιαφέρει αυτό είναι ότι ο Ήλιος μας θα ακολουθήσει αυτό το μονοπάτι κάποια στιγμή, 4 δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα», δήλωσε ο Ράγκλαντ.
Είναι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που αυτά τα αστέρια αρχίζουν να εκτοξεύουν τα εξωτερικά τους στρώματα σε ένα «σούπερ άνεμο», το οποίο τελικά θα αφήσει έναν λευκό νάνο στο κέντρο ενός επεκτεινόμενου πλανητικού νεφελώματος. Ο Willson μοντελοποιεί τους μηχανισμούς με τους οποίους αυτά τα αστέρια τελικού σταδίου χάνουν τη μάζα τους, κυρίως αν και δυνατοί αστρικοί άνεμοι.
Κατά τη διάρκεια αυτών των φθίνουσων αιώνων, τα αστέρια επίσης παλμούν με σειρά από μήνες έως χρόνια, καθώς τα εξωτερικά στρώματα κινούνται προς τα έξω σαν βαλβίδα απελευθέρωσης, είπε ο Willson. Πολλά από αυτά τα λεγόμενα ασυμπτωτικά αστέρια γιγαντιαίων κλάδων είναι μεταβλητές Mira, οι οποίες ποικίλλουν τακτικά καθώς σχηματίζονται μόρια και δημιουργούν ένα ημιδιαφανές ή σχεδόν αδιαφανές κουκούλι γύρω από το αστέρι. Ενώ ορισμένα από αυτά τα αστέρια έχουν αποδειχθεί ότι δεν είναι κυκλικά, οποιαδήποτε ασύμμετρα χαρακτηριστικά, όπως η αστραπιαία φωτεινότητα, είναι αδύνατο να ανιχνευθούν με ένα συμβολόμετρο δύο τηλεσκοπίων, δήλωσε ο Ragland.
Ο Ragland και οι συνάδελφοί του παρατήρησαν με το IOTA συνολικά 35 μεταβλητές Mira, 18 ημι-κανονικές μεταβλητές και 3 ακανόνιστες μεταβλητές, όλες εντός περίπου 1.300 ετών φωτός της Γης, στον Γαλαξία μας. Δώδεκα από τις μεταβλητές Mira αποδείχθηκε ότι έχουν ασύμμετρες φωτεινότητες, ενώ μόνο τρεις από τους ημι-κανονικούς και ένας από τους ακανόνιστους έδειξαν αυτήν την ανοησία.
Η αιτία αυτής της ασήμαντης φωτεινότητας είναι ασαφής, είπε ο Ragland. Η μοντελοποίηση του Willson έδειξε ότι ένας σύντροφος, όπως ένας πλανήτης σε τροχιά παρόμοια με την τροχιά του Δία στο δικό μας σύστημα, θα μπορούσε να προκαλέσει αφύπνιση στον αστρικό άνεμο που θα εμφανιζόταν ως ασυμμετρία. Ακόμα και ένας κοντινότερος πλανήτης που μοιάζει με τη Γη θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα ανιχνεύσιμο ξύπνημα αν ο αστρικός άνεμος ήταν αρκετά ισχυρός, αν και ένας πλανήτης πολύ κοντά στον εκτεταμένο φάκελο θα σύρθηκε γρήγορα προς τα μέσα και θα εξατμιστεί από το αστέρι.
Εναλλακτικά, μεγάλες ποσότητες υλικού που εκδιώχθηκαν από το αστέρι θα μπορούσαν να συμπυκνωθούν σε σύννεφα που εμποδίζουν μέρος ή όλο το φως από μέρος του αστεριού.
Όποια και αν είναι η αιτία, ο Willson είπε, «αυτό μας λέει ότι η υπόθεση ότι τα αστέρια είναι ομοιόμορφα φωτεινά είναι λάθος. Ίσως χρειαστεί να αναπτύξουμε μια νέα γενιά τρισδιάστατων μοντέλων. "
«Αυτή η μελέτη, η μεγαλύτερη από ποτέ αυτής της κατηγορίας αστεριών τύπου, είναι η πρώτη που αποδεικνύει τον βαθμό στον οποίο τα αστέρια τύπου τελευταίου τύπου, ειδικά οι μεταβλητές Mira και τα αστέρια άνθρακα, δείχνουν τις επιδράσεις των θερμών και κρύων σημείων», δήλωσε ο συγγραφέας. William Danchi του Κέντρου Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA. "Αυτό έχει συνέπειες για τον τρόπο ερμηνείας των παρατηρήσεων όταν χρησιμοποιούμε υπέρυθρα ιντερφερόμετρα για να αναζητήσουμε πλανήτες γύρω από κόκκινους γίγαντες."
Οι συν-συγγραφείς του Ragland είναι Traub. Jean-Pierre Berger, P. Kern και F. Malbet του Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) στη Γαλλία · Ντάνι; J. D. Monnier και E. Pedretti του Πανεπιστημίου του Michigan, Ann Arbor; Ουίλσον; Ν. P. Carleton, M. G. Lacasse και M. Pearlman της CfA; R. Millan-Gabet του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. F. Schloerb, M. Brewer, K. Perraut, K. Souccar και G. Wallace του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης, Amherst; W. Βαμβάκι του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας στη Βιρτζίνια. Charles H. Townes του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ P. Haguenauer της ALCATEL Space Industries των Καννών, Γαλλία; και P. Labeye του Laboratoire d'Electronique de Technologie de l'Information (LETI) στη Γκρενόμπλ, η οποία είναι μέρος της Γαλλικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (CEA). Το τσιπ IONIC αναπτύχθηκε από κοινού από το LAOG, το Institut de Microà © lectronique, ‰ ‰ lectromagnà © tisme et Photonique (IMEP) και το LETI.
Το έργο υποστηρίχθηκε από τη NASA μέσω του Michelson Postdoctoral Fellowship και από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Το Παρατηρητήριο W. M. Keck λειτουργεί ως επιστημονική συνεργασία μεταξύ του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Καλιφόρνιας, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και της NASA. Το παρατηρητήριο κατέστη δυνατή χάρη στη γενναιόδωρη οικονομική υποστήριξη του Ιδρύματος W. Keck.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Keck
