Ett team av forskare inklusive Princetons Guðmundur Stefánsson undersökte den mystiska Blue Ring Nebula, består av expanderande vätgas (blå) som expanderar från en central stjärna, som är den återstående kärnan av en stjärnsammanslagning. Röda filament är stötvågstrådar från sammanslagningshändelsen. Kredit:NASA/JPL-Caltech/M. Seibert (Carnegie Institution for Science)/K. Hoadley (Caltech)/GALEX Team
Forskare har upptäckt ett sällsynt föremål som kallas Blue Ring Nebula, en ring av vätgas med en stjärna i mitten. Egenskaperna hos detta system tyder på att det är kvarlevan av två stjärnor som möter sin slutgiltiga död:en inåtgående dans som resulterade i att de två stjärnorna smälte samman. Resultatet erbjuder ett nytt fönster till ödet för många tätt kretsande binära stjärnsystem.
År 2004 forskare med NASA:s Galaxy Evolution Explorer upptäckte ett föremål som inte liknade något de hade sett i vår Vintergatans galax:en stor, svag gasklump som verkade ha en stjärna i mitten. I de ultravioletta våglängderna som används av satelliten, klatten verkade blå – även om den faktiskt inte avger ljus som är synligt för det mänskliga ögat – och noggranna observationer identifierade två tjocka ringar i den, så laget gav det smeknamnet Blue Ring Nebula. Under de kommande 16 åren, de studerade det med flera jord- och rymdbaserade teleskop, men ju mer de lärde sig om det, desto mer mystiskt verkade det.
"Vi var mitt i observationen en natt, med en ny spektrograf som vi nyligen byggt, när vi fick ett meddelande från våra kollegor om ett märkligt föremål som består av en nebulös gas som expanderar snabbt bort från en central stjärna, sa Stefánsson. Hur uppstod det? Vilka egenskaper har den centrala stjärnan? Vi var omedelbart glada över att hjälpa till att lösa mysteriet!"
De flesta stjärnor i Vintergatan är i binära system - par av stjärnor som kretsar runt varandra. Om de är tillräckligt nära varandra, sådana system kan möta sin undergång i en fantastisk sammansmältande händelse:När stjärnor utvecklas, de expanderar, och om de är tillräckligt nära varandra, en av stjärnorna kan uppsluka sin kretsande följeslagare, vilket får följeslagaren att spiralera inåt tills de två stjärnorna kolliderar. När följeslagaren förlorar sin orbitalenergi, det kan skjuta ut material i höga hastigheter.
Kan det förklara den mystiska Blue Ring Nebula?
För att testa denna hypotes, laget observerade nebulosan med två olika spektrografer på stora teleskop på marken:HIRES optiska spektrograf på 10-meters Keck-teleskopet på toppen av Maunakea på Hawaii, och den nära infraröda Habitable-zone Planet Finder på 10-meters Hobby-Eberly-teleskopet vid McDonald Observatory i Texas, en ny nära-infraröd spektrograf som Stefánsson hjälpte till att designa, bygg och beställ för att upptäcka planeter runt närliggande stjärnor.
"De spektroskopiska observationerna var nyckeln till att vi kunde förstå objektet ytterligare, från vilken vi ser att den centrala stjärnan är uppblåst, och vi ser tecken på ackretion troligen från en omgivande skiva av skräp, sa Stefánsson.
"Verkligen, de spektroskopiska data i kombination med teoretisk modellering visar att Blue Ring Nebula överensstämmer med bilden av ett sammansmältande binärt stjärnsystem, vilket tyder på att den inåtgående följeslagaren sannolikt var en stjärna med låg massa, sa Keri Hoadley, en postdoktor vid Caltech och huvudförfattare till tidningen.
Blå ringnebulosan består av två ihåliga, konformade moln av skräp som rör sig i motsatta riktningar bort från den centrala stjärnan. Basen på en kon rör sig nästan direkt mot jorden. Som ett resultat, astronomer som tittar på nebulosan ser två cirklar som delvis överlappar varandra. Kredit:Mark Seibert
Även om relikerna från några sådana binära sammanslagningshändelser har observerats tidigare, alla sådana föremål har omslutits av ogenomskinligt damm och moln, hindrar sikten över egenskaperna hos den centrala stjärnresten. Blue Ring Nebula är det enda objektet som tillåter en fri sikt av den centrala stjärnresten, erbjuder ett tydligt fönster till dess egenskaper och ger ledtrådar om sammanslagningsprocessen.
"Den blå ringnebulosan är sällsynt, " sade Hoadley. "Som sådan, det är verkligen spännande att vi kunde hitta det, och vi är glada över möjligheten att hitta fler sådana föremål i framtiden. Om så är fallet, som skulle tillåta oss att få ytterligare insikter om resterna av stjärnsammanslagningar och processerna som styr dem."
Författarna vill erkänna och erkänna den mycket betydelsefulla kulturella roll och vördnad som toppmötet i Maunakea alltid har haft inom det inhemska hawaiianska samhället:"Vi är mycket lyckligt lottade som har möjlighet att genomföra observationer från detta berg."
"En blå ringnebulosa från en stjärnsammanslagning flera tusen år gammal, " av Keri Hoadley, Christopher Martin, Brian Metzger, Mark Seibert, Andrew McWilliam, Ken Shen, James Neill, Guðmundur Stefánsson, Andrew Monson och Bradley Schaefer, förekommer i numret 19 november av Natur .
