Όπως όλα τα άλλα στο Σύμπαν, τα αστέρια γερνούν. Κατά τη διάρκεια αυτής της καθυστερημένης περιόδου της αστρικής ζωής τους, περίπου το 30% των ερυθρών γίγαντων χαμηλής μάζας εμφανίζουν μια περίεργη μεταβλητότητα στη φωτεινότητά τους που παραμένει ανεξήγητη μέχρι σήμερα. Μια νέα έρευνα για αυτούς τους τύπους ερυθρών γίγαντων αποκλείει τις περισσότερες από τις τρέχουσες εξηγήσεις που παρουσιάζονται, καθιστώντας απαραίτητη την εύρεση μιας νέας θεωρίας για τη συμπεριφορά τους.
Οι κόκκινοι γίγαντες είναι ένα στάδιο στο τελευταίο μέρος της ζωής ενός αστεριού σαν τον Ήλιο όταν εξαντλείται το μεγαλύτερο μέρος της πυρηνικής σύντηξης που τροφοδοτεί τον πυρήνα στον πυρήνα του αστεριού. Η προκύπτουσα έλλειψη ελαφριάς πίεσης που σπρώχνει τη δύναμη της βαρύτητας προκαλεί το αστέρι να καταρρεύσει. Όταν συμβαίνει αυτή η κατάρρευση, θερμαίνει ένα κέλυφος υδρογόνου γύρω από τον πυρήνα αρκετά ώστε να αναζωογονήσει τη σύντηξη, με αποτέλεσμα αυξήσουν στην πυρηνική σύντηξη που κάνει το αστέρι να γίνει μεγαλύτερο λόγω της αυξημένης φωτεινής πίεσης. Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα το αστέρι να γίνει 1.000 έως 10.000 φορές πιο φωτεινό.
Η μεταβλητότητα στην απόδοση φωτός των κόκκινων γιγάντων είναι φυσική - διογκώνονται και συρρικνώνονται με σταθερό μοτίβο, με αποτέλεσμα φωτεινότερες και πιο χαμηλές εξόδους φωτός. Υπάρχει, ωστόσο, μια διαφορά στη φωτεινότητα περίπου του ενός τρίτου έως του μισού από αυτά τα αστέρια που συμβαίνει σε μεγαλύτερες χρονικές περιόδους, με ρυθμό έως και πέντε χρόνια.
Με την ονομασία Long Secondary Period (LSP), η μεταβαλλόμενη φωτεινότητα του αστεριού συμβαίνει σε μεγαλύτερες χρονικές κλίμακες από ό, τι ο παλμός μικρότερης περιόδου. Αυτή η μακροπρόθεσμη διακύμανση της φωτεινότητας παραμένει ανεξήγητη.
Μια νέα λεπτομερής μελέτη 58 μεταβλητών κόκκινων γίγαντων στο σύννεφο του Μεγάλου Μαγγελάνου από τους Peter Wood και Christine Nicholls, και οι δύο από την Ερευνητική Σχολή Αστρονομίας και Αστροφυσικής στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας, δείχνει ότι οι προτεινόμενες εξηγήσεις αυτής της μυστηριώδους μεταβλητότητας υπολείπονται των μετρημένων ιδιότητες των αστεριών. Οι Nicholls και Wood χρησιμοποίησαν το φασματογράφο FLAMES / GIRAFFE στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO και συνδύασαν τις πληροφορίες με δεδομένα από άλλα τηλεσκόπια όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer.
Υπάρχουν δύο κύριες εξηγήσεις του φαινομένου: η παρουσία ενός αντικειμενικού αντικειμένου στους κόκκινους γίγαντες που περιστρέφεται με τέτοιο τρόπο ώστε να αλλάξει τη φωτεινότητά τους ή την παρουσία ενός περιστασιακού νέφους σκόνης που με κάποιο τρόπο εμποδίζει το φως που προέρχεται από το αστέρι προς την κατεύθυνση μας σε περιοδική κλίμακα.
Ένας δυαδικός σύντροφος στα αστέρια θα άλλαζε την τροχιά τους με τέτοιο τρόπο ώστε να πλησιάζουν και να υποχωρούν από το πλεονεκτικό σημείο της Γης και αν ο σύντροφος περνούσε μπροστά από το αστέρι θα εξασθένισε επίσης τη ροή του φωτός από τον κόκκινο γίγαντα. Στην περίπτωση ενός δυαδικού συντρόφου, τα φάσματα της αλλαγής φωτεινότητας μεταξύ όλων αυτών των αστεριών είναι σχετικά παρόμοια, πράγμα που σημαίνει ότι για να λειτουργήσει αυτή η εξήγηση, όλοι οι κόκκινοι γίγαντες που εμφανίζουν παραλλαγή LSP θα πρέπει να έχουν έναν σύντροφο παρόμοιου μεγέθους , περίπου 0,09 φορές τη μάζα του Ήλιου. Αυτό το σενάριο θα ήταν εξαιρετικά απίθανο, δεδομένου του μεγάλου αριθμού αστεριών που δείχνουν αυτή τη διακύμανση φωτεινότητας.
Η επίδραση ενός περιστασιακού νέφους σκόνης θα μπορούσε να είναι μια πιθανή εξήγηση. Ένα σύννεφο περιστασιακής σκόνης που κρύβει το φως από το αστέρι μια φορά σε τροχιά θα εξασθενίσει αρκετά το φως του για να εξηγήσει το φαινόμενο. Η παρουσία ενός τέτοιου νέφους σκόνης θα αποκαλυφθεί από μια περίσσεια φωτός που προέρχεται από το αστέρι στο φάσμα μεσαίων υπέρυθρων. Η σκόνη θα απορροφήσει φως από το αστέρι και θα το εκπέμψει εκ νέου με τη μορφή φωτός στη μεσαία υπέρυθρη περιοχή του φάσματος.
Οι παρατηρήσεις των αστεριών LSP δείχνουν τη μεσαία υπέρυθρη υπογραφή που είναι ένα ενδεικτικό σημάδι σκόνης, αλλά ο συσχετισμός μεταξύ των δύο δεν σημαίνει ότι η σκόνη προκαλεί τη μεταβολή της φωτεινότητας. Θα μπορούσε να είναι ότι η σκόνη είναι ένα υποπροϊόν της εξαγόμενης μάζας από το ίδιο το αστέρι, η υποκείμενη αιτία του οποίου θα μπορούσε να σχετίζεται με την αλλαγή της φωτεινότητας.
Όποια και αν είναι η αιτία της ταλάντωσης της φωτεινότητας σε αυτούς τους κόκκινους γίγαντες, τους κάνει να εκτοξεύουν τη μάζα σε μεγάλες συστάδες ή με τη μορφή ενός διαστελλόμενου δίσκου. Προφανώς, θα χρειαστούν περαιτέρω παρατηρήσεις για τον εντοπισμό του λόγου αυτού του φαινομένου.
Τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων των Nicholls και Wood έχουν δημοσιευτεί στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα. Δύο άρθρα που περιγράφουν τα ευρήματά τους είναι διαθέσιμα στο Arxiv, εδώ και εδώ.
Πηγή: ESO, Arxiv
