Ett internationellt team av astronomer som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) fångade det ögonblick då en gammal stjärna först börjar förändra sin miljö. Stjärnan har skjutit ut höghastighetsbipolära gasstrålar som nu kolliderar med det omgivande materialet; åldern på den observerade jetstrålen beräknas vara mindre än 60 år. Dessa är nyckelfunktioner för att förstå hur de komplexa formerna av planetariska nebulosor bildas.

Solliknande stjärnor utvecklas till uppblåsta röda jättar i slutskedet av deras liv. Sedan, stjärnan driver ut gas för att bilda en rest som kallas en planetarisk nebulosa. Det finns en stor variation i formerna av planetariska nebulosor; vissa är sfäriska, men andra är bipolära eller uppvisar komplicerade strukturer. Astronomer är intresserade av ursprunget till denna sort, men det tjocka dammet och gasen som drivs ut av en gammal stjärna skymmer systemet och gör det svårt att undersöka processens inre funktioner.

För att ta itu med detta problem, ett team av astronomer under ledning av Daniel Tafoya vid Chalmers tekniska högskola, Sverige, pekade ALMA på W43A, ett gammalt stjärnsystem i stjärnbilden Aquila, Örnen.

Tack vare ALMAs höga upplösning, teamet fick en mycket detaljerad bild av utrymmet runt W43A. "De mest anmärkningsvärda strukturerna är dess små bipolära jetstrålar, " säger Tafoya, huvudförfattaren till forskningsartikeln publicerad av Astrofysiska tidskriftsbrev . Teamet fann att jetstrålarnas hastighet är så hög som 175 km per sekund, vilket är mycket högre än tidigare uppskattningar. Baserat på denna hastighet och storleken på jetstrålarna, teamet beräknade att åldern på jetplanen var mindre än en mänsklig livslängd.

"Med tanke på jetplanens ungdom jämfört med en stjärnas totala livslängd, det är säkert att säga att vi bevittnar det "exakta ögonblicket" då strålarna precis har börjat tränga igenom den omgivande gasen, " förklarar Tafoya. "När jetstrålarna skär sig igenom det omgivande materialet på cirka 60 år, en enda person kan se framstegen i sitt liv."

Faktiskt, ALMA-bilden kartlägger tydligt fördelningen av dammiga moln som medbringas av strålarna, vilket är ett bevis på att det påverkar omgivningen.

Teamet antar att denna indragning är nyckeln till att bilda en bipolär formad planetarisk nebulosa. I deras scenario, den åldrade stjärnan sprutar ursprungligen ut gas sfäriskt och stjärnans kärna tappar sitt hölje. Om stjärnan har en följeslagare, gas från kamraten häller på kärnan av den döende stjärnan, och en del av denna nya gas bildar strålarna. Därför, huruvida den gamla stjärnan har en följeslagare eller inte är en viktig faktor för att bestämma strukturen för den resulterande planetariska nebulosan.

"W43A är ett av de säregna så kallade "vattenfontänerna", " säger Hiroshi Imai vid Kagoshima University, Japan, en medlem i laget. "Några gamla stjärnor visar karakteristiska radioemissioner från vattenmolekyler. Vi antar att fläckar av dessa vattenemissioner indikerar gränsytan mellan strålarna och det omgivande materialet. Vi kallade dem "vattenfontäner, "och det kan vara ett tecken på att den centrala källan är ett binaritetssystem som lanserar en ny jet."

"Det finns bara 15 "vattenfontän"-objekt identifierade hittills, trots att mer än 100 miljarder stjärnor ingår i vår Vintergatans galax, " förklarar José Francisco Gómez vid Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spanien. "Detta beror förmodligen på att jetplanens livslängd är ganska kort, så vi har mycket tur att se sådana sällsynta föremål."

Dessa observationsresultat presenterades i D. Tafoya et al. "Forma höljet av den asymptotiska jättegrenstjärnan W43A med en kollimerad snabb jet" publicerad av Astrofysiska tidskriftsbrev den 13 februari, 2020.