Više od 400 godina astronomi i profesionalni i amaterski posebno su se zanimali za promatranje Mira zvijezda, klase varijabilnih crvenih divova poznatih po pulsacijama koje traju 80-1000 dana i uzrokuju da njihova prividna svjetlina varira za faktor deset puta ili više tijekom ciklusa.
Međunarodni tim astronoma pod vodstvom Guya Perrina iz Pariskog opservatorija / LESIA (Meudon, Francuska) i Stephena Ridgwaya iz Nacionalnog optičkog astronomskog opservatorija (Tucson, Arizona, SAD) koristio je interferometrijske tehnike za promatranje bliskog okruženja pet Mira zvijezda, i bili su iznenađeni kada su otkrili da su zvijezde okružene gotovo prozirnom školjkom vodene pare, a moguće i ugljičnim monoksidom i drugim molekulama. Ova ljuska daje zvijezdama varljivo velike prividne veličine. Prodirejući kroz ovaj sloj kombiniranom svjetlošću nekoliko teleskopa, tim je utvrdio da su Mira zvijezde vjerojatno upola manje nego što se ranije vjerovalo.
"Ovo otkriće rješava neskladne razlike između promatranja veličine Mira zvijezde i modela koji opisuju njihov sastav i pulsacije, za koje se sada može vidjeti da se uglavnom međusobno slažu?" Ridgway objašnjava. "Revidirana slika je da su Mira zvijezde vrlo blistave, ali relativno normalne zvijezde asimptotske gigantske grane, ali imaju rezonantnu pulsaciju koja pokreće njihovu veliku varijabilnost."
Zvijezde Mira posebno su zanimljive jer su po veličini slične Suncu i prolaze kroz kasnu fazu istog evolucijskog puta koji će doživjeti sve zvijezde jedne solarne mase, uključujući i Sunce. Stoga ove zvijezde ilustriraju sudbinu našeg Sunca za pet milijardi godina. Kad bi se takva zvijezda, uključujući okolnu ljusku, nalazila na Sunčevom položaju u našem Sunčevom sustavu, njena isparavajuća ljuska proširila bi se izvan Marbite.
Iako su doista velikog promjera (do nekoliko stotina solarnih radijusa), crvene divovske zvijezde su nalik na neobrađene ljudske oči na Zemlji, pa čak ni najveći teleskopi ne uspijevaju razlikovati njihove površine. Taj se izazov može prevladati kombiniranjem signala iz zasebnih teleskopa pomoću tehnike zvane astronomska interferometrija koja omogućuje proučavanje vrlo malih detalja u neposrednoj blizini Mira zvijezda. Naposljetku, slike promatranih zvijezda mogu se rekonstruirati.
Zvijezde Mira nazvane su po prvom takvom poznatom objektu, Mira (ili Omicron Ceti). Jedno od mogućih objašnjenja njihove značajne varijabilnosti je da se tijekom svakog ciklusa stvaraju velike količine materijala, uključujući prašinu i molekule. Ovaj materijal blokira veći dio odlaznog zvjezdanog zračenja, sve dok se materijal ne razrijedi ekspanzijom. Blisko okruženje Mira zvijezda je stoga vrlo složeno, a karakteristike središnjeg objekta teško je promatrati.
Da bi istražili blisko okruženje ovih zvijezda, tim na čelu s Perrinom i Ridgwayom obavio je promatranja na infracrveno-optičkom teleskopskom polju (IOTA) Smithsonian Astrophysical Observatory u Arizoni. IOTA je Michelson zvjezdani interferometar, s dvije ruke koje tvore niz u obliku slova L. Radi sa tri kolektora koji se mogu nalaziti na različitim stanicama na svakoj kraci. U ovom istraživanju promatranja su rađena na nekoliko valnih duljina pomoću različitih razmaka teleskopa u rasponu od 10 do 38 metara.
Iz tih je promatranja tim uspio rekonstruirati varijaciju zvjezdanog svjetla na površini svake zvijezde. Pojedinosti se mogu otkriti do oko 10 mili-sekundi. Za usporedbu, na Mjesečevoj udaljenosti to bi odgovaralo gledanju obilježja veličine do 20 metara.
Promatranja su rađena pri blizu infracrvenim valnim duljinama koje su od posebnog interesa za proučavanje vodene pare i ugljičnog monoksida. Uloga koju su ove molekule igrale posumnjala je prije nekoliko godina, a neovisno je potvrdila zapažanjima infracrvenim opservatorijom svemira. Nova zapažanja pomoću IOTA jasno pokazuju da su Mira zvijezde okružene molekulskim slojem vodene pare i, u barem nekim slučajevima, ugljičnim monoksidom. Taj sloj ima temperaturu od oko 2000 K i prostire se na oko jedan zvjezdani polumjer iznad zvjezdane fotosfere, odnosno otprilike 50 posto promatranog promjera zvijezda Mira u uzorku.
Prethodne interferometrijske studije zvijezda Mira dovele su do procjena promjera zvijezda koje su bile pristrane prisutnošću molekulskog sloja i stoga su bile precijenjene. Ovaj novi rezultat pokazuje da su Mira zvijezde približno upola veće nego što se ranije vjerovalo.
Nova zapažanja koja je predstavio tim tumače se u okviru modela koji premošćuje jaz između opažanja i teorije. Prostor između zvijezdine površine i molekularnog sloja vrlo vjerojatno sadrži plin, poput atmosfere, ali je relativno proziran na promatranim valnim duljinama. Pri vidljivoj svjetlosti molekulski sloj je prilično neproziran, što stvara dojam da je površina, ali u infracrvenom je tanak i kroz njega se može vidjeti zvijezda.
Ovaj je model prvi koji je ikada objasnio strukturu Mira zvijezda u širokom rasponu spektralnih valnih duljina od vidljive do srednje infracrvene mreže i koji je u skladu s teorijskim svojstvima njihove pulsacije. Međutim, prisutnost sloja molekula daleko iznad zvjezdane površine još uvijek je pomalo tajanstvena. Sloj je previsok i gust da bi mogao biti poduprt isključivo atmosferskim pritiskom. Pulsacije zvijezde vjerojatno igraju ulogu u stvaranju molekularnog sloja, ali mehanizam još nije razumljen.
Kako Mira zvijezde predstavljaju kasni evolucijski stupanj sunčevih zvijezda, bit će vrlo zanimljivo bolje opisati procese koji se događaju u njima i oko njih kao predskazanje očekivane sudbine Sunca u dalekoj budućnosti. Zvijezde Mira izbacuju velike količine plina i prašine u svemir, obično oko jedne trećine Zemljine mase godišnje, osiguravajući tako više od 75 posto molekula u galaksiji. Ugljik, dušik, kisik i drugi elementi od kojih smo napravljeni uglavnom su proizvedeni u unutrašnjosti takvih zvijezda (s težim elementima koji dolaze iz supernova), a zatim se vraćaju u svemir ovim masovnim gubitkom i postaju dijelom novih zvijezda i planeta , Tehnika sazrijevanja interferometrije otkriva detalje Mira atmosfere, čime se znanstvenici približavaju promatranju i razumijevanju proizvodnje i izbacivanja molekula i prašine, dok ove zvijezde recikliraju svoj sadržaj na astronomskoj razini.
Papir? Otkrivanje Mira zvijezda iza molekula: Potvrda modela molekularnog sloja s uskom pojasu blizu infracrvene interferometrije ,? Perrin i ostali, pojavit će se u nadolazećem broju časopisa Astronomy & Astrophysics.
Izvorni izvor: NOAO News Release
