Teleskop Hubble'a odkrywa gorące szczegóły na temat młodej gwiazdy FU Orionis
W 1936 roku astronomowie zaobserwowali zagadkowe wydarzenie w konstelacji Oriona: młoda gwiazda FU Orionis (FU Ori) stała się sto razy jaśniejsza w ciągu kilku miesięcy.
 |
| Wizja artystyczna wczesnych stadiów wybuchu młodej gwiazdy FU Orionis (FU Ori), otoczonej dyskiem materii. Źródło: NASA-JPL, Caltech |
W szczytowym momencie FU Ori była 100 razy jaśniejsza od naszego Słońca. Jednak w przeciwieństwie do eksplodującej gwiazdy, od tego czasu jej jasność spadała bardzo powoli.
Teraz zespół astronomów wykorzystał ultrafioletowe możliwości Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aby dowiedzieć się więcej o interakcji między powierzchnią gwiazdy FU Ori a dyskiem akrecyjnym, który zrzuca gaz na rosnącą gwiazdę od prawie 90 lat. Odkryli oni, że wewnętrzny dysk stykający się z gwiazdą jest niezwykle gorący – co podważa konwencjonalną wiedzę.
Obserwacje przeprowadzono za pomocą instrumentów COS (Cosmic Origins Spectrograph) i STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) Hubble’a. Dane obejmują pierwsze widma dalekiego ultrafioletu i nowe widma bliskiego ultrafioletu FU Ori.
Mieliśmy nadzieję zweryfikować najgorętszą część modelu dysku akrecyjnego, aby określić jego maksymalną temperaturę, mierząc bliżej wewnętrznej krawędzi dysku niż kiedykolwiek wcześniej – powiedziała Lynne Hillenbrand z Caltech w Pasadenie w Kalifornii i współautorka artykułu. Myślę, że istniała pewna nadzieja, że zobaczymy coś dodatkowego, na przykład interfejs między gwiazdą a jej dyskiem, ale z pewnością się tego nie spodziewaliśmy. Fakt, że zobaczyliśmy tak wiele więcej – była znacznie jaśniejsza w UV niż przewidywaliśmy – był wielką niespodzianką.
Lepsze zrozumienie procesu akrecji gwiazd
Początkowo uważana za wyjątkowy przypadek wśród gwiazd, FU Ori jest przykładem klasy młodych, wybuchowych gwiazd, które przechodzą dramatyczne zmiany jasności. Obiekty te są podzbiorem klasycznych gwiazd typu T Tauri, które są nowo formującymi się gwiazdami, budującymi się poprzez akrecję materii ze swojego dysku i otaczającej mgławicy. W klasycznych gwiazdach T Tauri dysk nie dotyka bezpośrednio gwiazdy, ponieważ jest ograniczony przez zewnętrzne ciśnienie pola magnetycznego gwiazdy.
Dyski akrecyjne wokół obiektów typu FU Ori są jednak podatne na niestabilności ze względu na ich ogromną masę w stosunku do gwiazdy centralnej, interakcje z towarzyszami lub spadającą materię. Taka niestabilność oznacza, że tempo akrecji może się drastycznie zmieniać. Zwiększone tempo zaburza delikatną równowagę między polem magnetyczny gwiazdy a wewnętrzną krawędzią dysku, prowadząc do zbliżenia się materii i ostatecznie dotykania powierzchni gwiazdy.
Zwiększone tempo opadania i bliskości dysku akrecyjnego do gwiazdy sprawia, że obiekty typu FU Ori są znacznie jaśniejsze niż typowe gwiazdy typu T Tauri. W rzeczywistości, podczas wybuchu, sama gwiazda jest przyćmiona przez dysk. Co więcej, materia dysku orbituje szybko, zbliżając się do gwiazdy, znacznie szybciej niż wynosi tempo rotacji powierzchni gwiazdy. Oznacza to, że powinien istnieć obszar, w którym dysk uderza w gwiazdę, a materia zwalnia i znacznie się nagrzewa.
Dane z Hubble’a wskazują na znacznie gorętszy obszar uderzenia niż przewidywały wcześniejsze modele – powiedział Adolfo Carvalho z Caltech i główny autor artykułu. W FU Ori temperatura wynosi 16 000 kelwinów (prawie trzy razy więcej niż temperatura powierzchni Słońca). Ta gorąca temperatura jest prawie dwukrotnie wyższa niż obliczona przez wcześniejsze modele. To wyzwanie i zachęta do zastanowienia się, jak można wyjaśnić taki skok temperatury.
Aby zaradzić znacznej różnicy temperatur między wcześniejszymi modelami a ostatnimi obserwacjami Hubble’a, zespół zaproponował zmienioną interpretację geometrii w wewnętrznym regionie FU Ori: materia dysku akrecyjnego zbliża się do gwiazdy, a gdy osiągnie jej powierzchnię, powstaje gwałtowny wzrost temperatury, który emituje dużo światła UV.
Przetrwanie planety wokół FU Ori
Zrozumienie mechanizmów szybkiego procesu akrecji FU Ori wiąże się szerzej z koncepcjami formowania się i przetrwania egzoplanet.
Nasz poprawiony model oparty na danych Hubble’a nie jest całkowicie złą wiadomością dla ewolucji planet, to raczej mieszanka – Wyjaśnił Carvalho. Jeżeli planeta znajduje się daleko w dysku podczas formowania, wybuchy z obiektu FU Ori powinny wpływać na to, jaki rodzaj chemikaliów planeta ostatecznie odziedziczy. Ale jeżeli formująca się planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy, to jest to nieco inna historia. W ciągu kilku wybuchów planety formujące się bardzo blisko gwiazdy mogą szybko przesunąć się do wewnątrz i ostatecznie połączyć się z nią. Skaliste planety formujące się w pobliżu takiej gwiazdy mogą zostać utracone lub przynajmniej całkowicie usmażone.
Dodatkowe prace z obserwacjami Hubble’a w zakresie UV są w toku. Zespół dokładnie analizuje różne widmowe linie emisyjne z wielu pierwiastków obecnych w widmie COS. Powinno to dostarczyć dalszych wskazówek na temat środowiska FU Ori, takich jak kinematyka napływającego i wypływającego gazu w regionie wewnętrznym.
Wiele z tych młodych gwiazd jest bardzo bogatych spektroskopowo na długościach fal dalekiego UV – powiedziała Hillenbrand. Połączenie Hubble’a, jego rozmiaru i zasięgu długości fal, a także szczęśliwych okoliczności FU Ori, pozwala nam zajrzeć głębiej w silnik tego fascynującego typu gwiazd niż kiedykolwiek wcześniej.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
