Astronomer har presenterat en förklaring till formerna på planetariska nebulosor. Upptäckten är baserad på en uppsättning observationer av stjärnvindar runt åldrande stjärnor. I motsats till allmän konsensus, teamet fann att stjärnvindar inte är sfäriska, men har en form som liknar planetariska nebulosor. Teamet drar slutsatsen att interaktion med en medföljande stjärna eller exoplanet formar både stjärnvindarna och planetariska nebulosor. Fynden publicerades i Vetenskap .

Döende stjärnor sväller och svalnar för att så småningom bli röda jättar. De producerar stjärnvindar, flöden av partiklar som stjärnan driver ut, vilket gör att de tappar massa. Eftersom detaljerade observationer saknades, astronomer har alltid antagit att dessa vindar var sfäriska, som stjärnorna de omger. När stjärnan utvecklas ytterligare, den värms upp igen och stjärnstrålningen får de expanderande utstötta lagren av stjärnmaterial att glöda, bildar en planetarisk nebulosa.

I århundraden, astronomer var i mörkret om den extraordinära variationen av färgglada former av planetariska nebulosor som hade observerats. Nebulosorna verkar alla ha en viss symmetri men är nästan aldrig runda. "Solen - som till slut kommer att bli en röd jätte - är rund som en biljardboll, så vi undrade:Hur kan en sådan stjärna producera alla dessa olika former?" säger motsvarande författare Leen Decin (KU Leuven).

Hennes team observerade stjärnvindar runt svala röda jättestjärnor med ALMA-observatoriet i Chile, det största radioteleskopet i världen. För första gången någonsin, de samlade en stor, detaljerad samling av observationer, var och en av dem gjordes med exakt samma metod. Detta var avgörande för att direkt kunna jämföra data och utesluta fördomar.

Vad astronomerna såg, förvånade dem. "Vi märkte att dessa vindar är allt annat än symmetriska eller runda, "Säger professor Decin. "En del av dem är faktiskt ganska lika planetariska nebulosor till formen."

Följeslagare

Astronomerna kunde till och med identifiera olika kategorier av former. "Vissa stjärnvindar var skivformade, andra innehöll spiraler, och i en tredje grupp, vi identifierade kottar." Detta är en tydlig indikation på att formerna inte skapades slumpmässigt. Teamet insåg att andra, lågmassastjärnor eller till och med tunga planeter i närheten av den döende stjärnan orsakade de olika mönstren. Dessa följeslagare är för små och svaga för att upptäckas direkt. "Precis som hur en sked som du rör i en kopp kaffe med lite mjölk kan skapa ett spiralmönster, följeslagaren suger material mot sig när det kretsar runt stjärnan och formar stjärnvinden, " förklarar Decin.

Teamet satte denna teori i modeller, och faktiskt:formen på stjärnvindarna kan förklaras av följeslagarna som omger dem, och hastigheten med vilken den svala utvecklade stjärnan förlorar sin massa på grund av stjärnvinden är en viktig parameter. Decin:"Alla våra observationer kan förklaras av att stjärnorna har en följeslagare."

Ända tills nu, beräkningar om stjärnors utveckling baserades på antagandet att åldrande solliknande stjärnor har stjärnvindar som är sfäriska. "Våra fynd förändras mycket. Eftersom komplexiteten hos stjärnvindar inte togs med i det förflutna, Alla tidigare uppskattningar av massförlusthastigheten för gamla stjärnor kan vara fel med upp till en faktor 10." Teamet gör nu ytterligare forskning för att se hur detta kan påverka beräkningar av andra avgörande egenskaper hos stjärn- och galaktisk evolution.

Solens framtid

Studien hjälper också till att föreställa sig hur solen kan se ut när den dör om 7000 miljoner år. "Jupiter eller till och med Saturnus - eftersom de har en så stor massa - kommer att påverka om solen tillbringar sina sista årtusenden i hjärtat av en spiral, en fjäril, eller någon av de andra fängslande former vi ser i planetariska nebulosor idag, " Decin noterar. "Våra beräkningar visar nu att en svag spiral kommer att bildas i den gamla döende solens stjärnvind."

"Vi var väldigt glada när vi utforskade de första bilderna, " säger medförfattaren Miguel Montargès (KU Leuven). "Varje stjärna, som bara var ett nummer tidigare, blev en individ av sig själv. Nu, till oss, de har sin egen identitet. Det här är magin med att ha observationer med hög precision:stjärnor är inte längre bara punkter längre."

Studien är en del av ATOMIUM-projektet, som syftar till att lära sig mer om gamla stjärnors fysik och kemi. "Svala åldrande stjärnor anses vara tråkiga, gammalt och enkelt, men vi bevisar nu att de inte är det:de berättar historien om vad som kommer efter. Det tog oss lite tid att inse att stjärnvindar kan ha formen av rosenblad (se, till exempel, stjärnvinden från R Aquilae), men, som Antoine de Saint-Exupéry sa i sin bok Le Petit Prince :"C'est le temps que tu as perdu pour ta rose, qui fait ta rose si importante." ("Det är tiden du spenderat på din ros som gör din ros så viktig.")