Badania dostarczają nowych informacji na temat tajemniczych wybuchów żółtych hiperolbrzymów
Przeprowadzone niedawno pięcioletnie badania pozwoliły odkryć nowe właściwości żółtych hiperolbrzymów, klasy ciężkich gwiazd znanych z dramatycznych wybuchów.
 |
| Wizja artystyczna żółtego hiperolbrzyma Ro Cassiopeiae, wokół którego tworzą się otoczki gazowe w wyniku powtarzających się wybuchów obserwowanych w ciągu ostatnich 130 lat. Źródło: Alex Lobel |
Naukowcy skupili się na Ro Cassiopeiae (Rho Cas), HR 8752 i HR 5171A, ujawniając, że Rho Cas wykazuje cykliczne wybuchy co 10 do 40 lat, z dużymi wahaniami temperatury powierzchni. Alex Lobel z Królewskiego Obserwatorium Belgii (ROB) był częścią tego międzynarodowego badania, które połączyło dane historyczne obejmujące 138 lat. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics, pokazują, że energiczne pulsacje wywołują te masywne erupcje. Pozwalają one również lepiej zrozumieć szybką ewolucję żółtych hiperolbrzymów i ich potencjalną transformację w świecące na niebiesko gwiazdy zmienne lub wybuchowe supernowe.
Żółte hiperolbrzymy
Hiperolbrzymy to jedne z najmasywniejszych i najjaśniejszych gwiazd w naszej Galaktyce. Wykazują one powtarzające się i dramatyczne wybuchy, które od dziesięcioleci zastanawiają astronomów. Ważnymi członkami są Ro Cassiopeiae, HR 8752 i HR 5171A. Znajdują się one na końcowych etapach swojej szybkiej ewolucji, oferując unikalny wgląd w cykl życia bardzo ciężkich gwiazd o temperaturach powierzchniowych porównywalnych do Słońca, ale o jasności do pół miliona razy większej.
Badanie hiperolbrzymów oferuje astronomom rzadki wgląd w późny okres życia masywnych gwiazd. W szczególności, możemy przyjrzeć się etapowi tuż przed ich ewolucji w supernowe powstałe w wyniku zapadnięcia się jądra masywnej gwiazdy lub, alternatywnie, w inną klasę gorętszych hiperolbrzymów zwanych zmiennymi typu S Doradus (ang. Luminous blue variable – jasna błękitna gwiazda zmienna). Przejście to następuje, gdy żółte hiperolbrzymy szybko ewoluują przez tzw. żółtą pustkę ewolucyjną na górnym diagramie Hertzsprunga-Russella temperatury gwiazdowej w zależności od jasności. Zrozumienie powtarzających się wybuchów i pulsacji żółtych hiperolbrzymów pomaga astronomom udoskonalić teoretyczne modele zaawansowanych etapów ewolucji gwiazd i lepiej zrozumieć zjawisko cyklicznych erupcji gwiazd.
Nowe badania, prowadzone przez ostatnie pięć lat przez międzynarodowy zespół naukowców z Holandii, Belgii i Wielkiej Brytanii, oferują również cenny wkład danych od astronomów amatorów z całego świata. Zespół skupił się na Ro Cas, jednym z najlepiej zbadanych nieuzbrojonym okiem hiperolbrzymów, analizując długoterminową zmienność jasności w latach 1885-2023. Ten obszerny zbiór danych pozwolił na zbadanie jej wyjątkowych właściwości fizycznych, a także początku i przebiegu trzech głównych wybuchów atmosferycznych w latach 1986, 2000 i 2013.
Te długoterminowe obserwacje ujawniają fascynujący wzór: Ro Cas wykazuje cykliczne erupcje atmosferyczne co około 10-40 lat, z których każda wiąże się ze znacznymi wahaniami temperatury powierzchni, w zakresie od ~4500 do 7000 oC. Nowe odkrycia stanowią wyjątkową okazję do śledzenia bardzo masywnej gwiazdy podczas przyspieszonych zmian ewolucyjnych.
Rozbłyski hiperolbrzymów
Po raz pierwszy zespół obliczył precyzyjne relacje kalibracji temperatury w oparciu o wiarygodne dane spektroskopowe w połączeniu z obserwacjami fotometrycznymi w latach 1962-2020. Ta nowa metodologia pozwala na dokładniejszą analizę tych ekstremalnych gwiazd, w szczególności dynamicznego zachowania ich ogromnych atmosfer (żółte hiperolbrzymy mają średnice od 400 do 700 razy większe niż Słońce).
Badania wykazały, że pulsacje Ro Cas stają się bardziej intensywne, gdy zbliża się wybuch. W szczególności, okresy pulsacji obserwowane na krzywej blasku hiperolbrzymów w paśmie V (widzialnym) wydłużają się, a amplitudy pulsacji rosną w latach poprzedzających erupcję. Sygnalizuje to, że silne pulsacje radialne odgrywają kluczową rolę w wyzwalaniu powtarzających się wybuchów, które miały miejsce sześć razy w ciągu ostatnich 138 lat, w odstępach czasu wynoszących 10, 41, 40, 14 i 13 lat. Według dr. Lobela, współautora pracy: Po raz pierwszy przeprowadzono dokładne badania z wykorzystaniem prawie wszystkich dostępnych danych historycznych Ro Cas, które zebraliśmy z literatury, sięgając daleko wstecz do XIX wieku. Co więcej, mogliśmy połączyć je z nowymi obserwacjami, w tym cennym wkładem astronomów amatorów.
W ramach pracy zbadano również dwa inne żółte hiperolbrzymy, HR 8752 i HR 5171A. Stwierdzono, że HR 8752 ewoluował w kierunku niebieskim po 1996 roku, a jego jasność wizualna utrzymywała się niemal na stałym poziomie w latach 2017-2023. HR 7171A wznowił pulsacje na początku 2018 roku po okresie stopniowego spadku jasności.
Nowe badania i obserwacje są istotne, ponieważ dostarczają ważnych informacji na temat przyspieszonej ewolucji żółtych hiperolbrzymów. Ogólnie rzecz biorąc, nie tylko poprawia nasze zrozumienie ekstremalnych gwiazd, takich jak Ro Cas i jej powtarzające się erupcje, ale także przyczynia się do szerszej wiedzy na temat żółtych hiperolbrzymów, ich zmienności i znaczenia dla ewolucji gwiazd.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
