Eta Carinae Силове зіткнення зоряного вітру між двома зірками монстрів
Опубліковано 19 жовтня 2016 р. Turbide
Зірка Ета де ла Каріна (Eta Carinae), видима з південної півкулі, являє собою масивну і світяться двійкову зіркову систему. Наймасивніший компонент - одна з найбільших і найяскравіших відомих зірок. У центральній області двійкової системи потужні зоряні вітри двох зірок стикаються зі швидкістю до 10 мільйонів км на годину. Міжнародна дослідницька група під керівництвом Герда Вейгельта з Інституту радіоастрономії Макса Планка (MPIfR) в Бонні, включаючи професора Ентоні Моффата з Монреальського університету та члена Центру астрофізики дю Квебек (CRAQ) час вивчав Eta Carinae за допомогою інтерферометричних методів візуалізації в області ближнього ІЧ-спектру. Команда отримала унікальні зображення регіонів, де стикаються зоряні вітри двох зірок. Ці висновки покращують наше розуміння цього загадкового зоряного чудовиська. Спостереження проводились за допомогою дуже великого телескопічного інтерферометра (VLTI) Європейської південної обсерваторії (ESO).
Малюнок. 1: Ліворуч: туманність Гомункулуса Ета Каріне. Вправо: Зображення зони зіткнення вітру у центральній області Ета Каріна з високою роздільною здатністю. Ця область приблизно в 100 разів більша за діаметр кожної з двох зірок. Жовтий еліпс - це орбіта зірок у подвійній системі. Дві червоні точки вказують положення двох зірок на момент спостереження. Кредит: ESO (ліворуч) та Герд Вейгельт (праворуч). Більш масивна з двох зірок в системі Eta Carinae, що називається первинною зіркою, є справжнім монстром, вона приблизно в 100 разів масивніша і в п'ять мільйонів разів яскравіша за наше сонце. На пізніх стадіях еволюції ці масивні зірки втрачають величезну кількість газу, перш ніж вибухнуть у наднову. Дослідження цього драматичного процесу втрати маси важливі для покращення нашого розуміння еволюції зірок.
Дві зірки подвійної системи Eta Carinae настільки яскраві, що потужне випромінювання, яке вони виробляють, викидає велику кількість газу з їх поверхонь у вигляді сильних, швидких зоряних вітрів. Ці великі зоряні вітри сильно стикаються в просторі між двома зірками. Екстремальні фізичні процеси відбуваються в цьому більш внутрішньому регіоні, де вітер від менш масивної, але теплішої зірки врізається у вітер первинної зірки зі швидкістю близько 3000 км на секунду (більше 10 млн км на годину). У цій зоні зіткнення температури сягають декількох десятків мільйонів градусів, досить гарячих для випромінювання рентгенівських променів. Донедавна не було можливості спостерігати деталі цієї зони жорстокого зіткнення, оскільки вона занадто мала навіть для найбільших телескопів.
Вперше міжнародна команда астрономів на чолі з Гердом Вейгельтом з Інституту радіоастрономії імені Макса Планка, Бонн, отримала надзвичайно чіткі зображення Ета Каріна (див. Рис. 1), використовуючи нову техніку візуалізації, засновану на тривалій інтерферометричній базовій лінії. Ця техніка поєднує світло від трьох або більше телескопів для отримання багатотелескопних зображень, званих інтерферограмами. Комбінуючи велику кількість інтерферограм, можна реконструювати надзвичайно чіткі зображення. Цей метод інтерферометричного зображення дозволяє досягти роздільної здатності, пропорційної відстані між окремими телескопами. Нові спостереження за Eta Carinae були зроблені за допомогою інтерферометра AMBER дуже великого телескопічного інтерферометра ESO (VLTI; рис. 2.). Команда поєднала інфрачервоне світло від дзеркал 1,8 м від трьох мобільних телескопів VLTI. Отримана таким чином кутова роздільна здатність приблизно в 10 разів більша, ніж у окремого великого телескопа, оскільки відстань між телескопами становила приблизно 130 метрів.
«Це мрія здійснилася, адже тепер ми можемо отримувати надзвичайно чіткі зображення в інфрачервоному режимі. ESO VLTI пропонує нам унікальну можливість покращити наше фізичне розуміння Ета Каріни та багатьох інших ключових об’єктів », - говорить Герд Вейгельт.
Техніка візуалізації з високою роздільною здатністю дозволила команді вперше отримати одночасні зображення зони зоряного вітру, що оточує первинну зірку, і зони зіткнення в центральній області між двома зірками (рис. 1). Ця техніка забезпечує як високу просторову, так і спектральну роздільну здатність; Отже, можна було реконструювати зображення на більш ніж 100 різних довжинах хвиль, розподілених навколо гамма-лінії Брекета гамма водню. Це має велике значення для астрофізичних досліджень Ета Каріна, оскільки ці багатохвильові зображення показують як інтенсивність, так і розподіл швидкості в області зіткнення. Швидкості можна отримати з зображень на різних довжинах хвиль за допомогою ефекту Доплера. Ці висновки важливі для вдосконалення фізичних моделей зони зіткнення вітру та для кращого розуміння того, як ці надзвичайно масивні зірки втрачають масу в процесі розвитку.
Моделі зіткнення вітру, що використовуються для інтерпретації нових спостережень, були розроблені Томом Мадурою (Університет штату Сан-Хосе) та його співробітниками. Том Мадура пояснює: "Нові спостереження VLTI зіграють важливу роль у розрахунку майбутніх моделей, оскільки ми маємо більш детальну інформацію, ніж будь-коли, щоб обмежити моделі".
Карл-Хайнц Хофманн (також із MPIfR) зазначає, що “наш багатохвильовий метод реконструкції зображення дозволив нам виявити несподівані структури в більш широкому діапазоні швидкостей. Зрозуміло, що інфрачервона інтерферометрія революціонізує інфрачервону астрономію ".
Малюнок. 2: Три з 1,8-метрових телескопів дуже великого телескопічного інтерферометра в Європейській південній обсерваторії в Чилі. Кредит: Герд Вейгельт До складу дослідницької групи входять Г.Вейгельт, К.-Х.Гофманн, Д.Шертль, Н.Клементель, М.Ф.Коркоран, А.Дамінелі, В.-Ж. де Віт, Р. Греллманн, Дж. Гро, С. Гіє, Т. Галл, М. Хайнінгер, Д. Дж. Гіллер, К.А. Гуммель, С.Краус, Т.Мадура, А.Менер, А.Меран, Ф.Міллур, А.Ф.Ж. Моффат, К. Охнака, Ф. Патру, Р. Г. Петров, С. Ренгасвамі, Н. Д. Річардсон, Т. Рівініус, М. Шеллер, М. Теодоро та М. Вітковскі, учасник MPIfR - Герд Вейгельт, перший автор, Карл-Хайнц Гофманн, Дітер Шертль та Маттіас Хайнінгер.