Tim astronoma nedavno je koristio Arizonovu infracrveno-optičku teleskopsku matricu (IOTA) tri povezana teleskopa kako bi promatrali 4 milijarde godina u budućnost, kada naše Sunce balonira postati crvena zvijezda divova. Promatrali su nekoliko zvijezda crvenog diva - eventualna sudbina našeg Sunca - i otkrili da su njihove površine isprane i raznolike, prekrivene ogromnim sunčevim pjegama.
Kako astronomi sve više povezuju dva teleskopa kao interferometre kako bi otkrili veće detalje udaljenih zvijezda, astronom Keck opservatorije pokazuje snagu povezivanja tri ili čak više teleskopa zajedno.
Astronom Sam Ragland koristio je Arizonovu infracrveno-optičku teleskopsku matricu (IOTA) tri povezana teleskopa kako bi dobio neviđeni detalj starih zvijezda crvenog diva koji predstavljaju eventualnu sudbinu Sunca.
Iznenađujuće, otkrio je da gotovo trećina crvenih divova koje je ispitivao nije jednoliko svijetla na njihovom licu, već je mrljava, što možda ukazuje na velike mrlje ili oblake analogne sunčevim pjegama, udarne valove nastale pulsirajućim omotnicama ili čak planete.
"Tipično je uvjerenje da zvijezde moraju biti simetrične plinske kuglice", rekao je Ragland, specijalista za interferometar. "Ali 30 posto ovih crvenih divova pokazalo je asimetriju, što ima posljedice na posljednje faze evolucije zvijezde, kada se zvijezde poput Sunca razvijaju u planetarne maglice."
Rezultati dobiveni od Raglanda i njegovih kolega također dokazuju izvedivost povezivanja trija - ili čak kvinteta ili seksteta - infracrvenih teleskopa kako bi dobili slike veće razlučivosti u bliskom infracrvenom stanju nego što je to bilo moguće prije.
"S više od dva teleskopa možete istražiti potpuno drugačiju vrstu znanosti nego što bi se to moglo učiniti s dva teleskopa", rekao je.
"Veliki je korak prelazak s dva teleskopa na tri", dodala je teoretičarka Lee Anne Willson, koautorica studije i profesorica fizike i astronomije na Državnom sveučilištu Iowa u Amesu. "Pomoću tri teleskopa možete reći ne samo koliko je zvijezda velika, već je i simetrična ili asimetrična. Pomoću još više teleskopa možete to početi pretvoriti u sliku. "
Ragland, Willson i njihovi kolege iz institucija u Sjedinjenim Državama i Francuskoj, uključujući NASA, izvijestili su o svojim opažanjima i zaključcima u radu koji je nedavno prihvatio The Astrophysical Journal.
Ironično je da je teleskop IOTA, zajedno upravljao na Mt. Hopkinsovi Smithsonian Astrophysical Observatory, Sveučilište Harvard, University of Massachusetts, University of Wyoming i Lincoln Laboratory Massachusetts Institute of Technology, zatvoreni su 1. srpnja kako bi uštedjeli novac. Početni interferometar s dva teleskopa objavio se 1993. godine, a dodavanjem trećeg 45-centimetarskog teleskopa 2000. godine stvoren je prvi optički i infracrveni trio interferometar.
Direktor IOTA Wesley A. Traub, ranije iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), a sada u Laboratoriju za mlazni pogon, ponudio je Raglandu i njegovim kolegama priliku da koriste niz kako bi testirali granice interferometrije s više teleskopa i možda naučite nešto o konačnoj sudbini Sunca.
Interferometri kombiniraju svjetlost dvaju ili više teleskopa kako bi vidjeli više detalja, simulirajući razlučivost teleskopa velika koliko i udaljenost između teleskopa. Dok radioastronomi godinama koriste nizove za simulaciju mnogo većih teleskopa, oni imaju prednost relativno velikih valnih duljina - metara ili centimetara - što olakšava otkrivanje frakcijskih valnih duljina razlike između vremena dolaska svjetlosti na odvojenim teleskopima. Izvođenje interferometrije u bliskom infracrvenom stanju - na valnoj duljini 1,65 mikrona ili otprilike stotinu milimetra, kao što je to činio Ragland - mnogo je teže jer su valne duljine gotovo milijun dana od radio valova.
"Na kratkim valnim duljinama stabilnost instrumenta predstavlja veliko ograničenje", rekao je Ragland. "Čak će i vibracija potpuno uništiti mjerenje."
Astronomi su također koristili novu tehnologiju za kombiniranje svjetla iz tri IOTA teleskopa: pol inčni čip čvrste čvrstoće, nazvan integrirani optički kombinirani snop snopa (IONIC), razvijen u Francuskoj. To je u suprotnosti s tipičnim interferometrom koji se sastoji od mnogo ogledala za usmjeravanje svjetlosti iz više teleskopa na zajednički detektor.
Glavni fokus Raglanda je zvijezde niske do srednje mase - u rasponu od tri četvrtine Sunčeve mase do tri puta veće od Sunčeve mase - kako se približavaju krajevima svog života. To su zvijezde koje su se balonirale u crvene divove nekoliko milijardi godina ranije, kada su počele sagorijevati helij koji se nakupljao tijekom života izgaranja vodika. Na kraju, ipak, ove se zvijezde sastoje od guste jezgre ugljika i kisika okružene školjkom gdje se vodik pretvara u helij, a potom iz helija u ugljik i kisik. U većini ovih zvijezda vodik i helij izmjenjuju se kao gorivo, uzrokujući da se svjetlina zvijezde mijenja tijekom razdoblja od 100 000 godina kako se gorivo mijenja. U mnogim slučajevima zvijezde provode svojih konačnih 200 000 godina kao Mira varijabla - vrsta zvijezde čija svjetlost redovito varira po jačini u razdoblju od 80 do 1000 dana. Nazvani su po prototipnoj zvijezdi u zviježđu Cetusa poznatom kao Mira.
"Jedan od razloga što me zanima je taj što će naše Sunce krenuti ovim putem u nekom trenutku, 4 milijarde godina od sada," rekao je Ragland.
U ovom razdoblju ove zvijezde počnu puhati svoje vanjske slojeve u "supervelu", koji će na kraju iza bijelog patuljka ostaviti u središtu planetarne maglice koja se širi. Willson modelira mehanizme pomoću kojih ove zvijezde u završnoj fazi gube svoju masu, prvenstveno snažnim zvjezdanim vjetrovima.
Za vrijeme tih nestašnih zvijezda, zvijezde također pulsiraju redom od mjeseci do godina, dok vanjski slojevi iskaču prema van poput ventila za ispuštanje, rekao je Willson. Mnoge od takozvanih asimptotskih divovskih zvijezda su Mira varijable, koje se redovito mijenjaju u obliku molekula i stvaraju prozirni ili gotovo neprozirni kokon oko zvijezdenog dijela vremena. Iako se pokazalo da su neke od ovih zvijezda nekružne, bilo kakve asimetrične značajke, poput patkirane svjetline, nemoguće je otkriti interferometrom s dva teleskopa, rekao je Ragland.
Ragland i njegovi kolege promatrali su s IOTA-om ukupno 35 Mira varijabli, 18 polu regularnih varijabli i 3 nepravilne varijable, sve unutar oko 1300 svjetlosnih godina od Zemlje, u našoj galaksiji Mliječni put. Dvanaest varijabli Mira pokazalo se da imaju asimetričnu svjetlost, dok su samo tri poluregularne i jedan neredovni pokazale tu patchiness.
Uzrok ove mrlje svjetlosti je nejasan, rekao je Ragland. Willson-ovo modeliranje pokazalo je da bi pratilac, poput planete u orbiti sličnoj Jupiterovoj orbiti u našem vlastitom sustavu, mogao stvoriti zvjezdani vjetar koji bi se pokazao kao asimetrija. Čak i bliži planet nalik Zemlji mogao bi generirati otkrivajući budnost ako bi zvjezdani vjetar bio dovoljno jak, iako bi planet preblizu proširenom omotaču brzo odvukao zvijezdu.
Alternativno, velike količine materijala izbačenog iz zvijezde mogu se kondenzirati u oblake koji blokiraju dio ili cijelu svjetlost iz dijela zvijezde.
Bez obzira na uzrok, rekao je Willson, "ovo nam govori je da je pretpostavka da su zvijezde jednoliko svijetle pogrešna. Možda ćemo trebati razviti trodimenzionalne modele nove generacije. "
"Ova studija, najveća ikad ove klase zvijezda kasnog tipa, prva je koja pokazuje stupanj do kojeg zvijezde kasnog tipa, posebno Mira varijable i ugljične zvijezde, pokazuju učinke vrućih i hladnih tačaka", rekao je koautor William Danchi iz NASA Goddard Centra za svemirske letove. "To ima implikacije na način na koji tumačimo opažanja kada koristimo infracrvene interferometre za pretraživanje planeta oko crvenih divova."
Raglandovi suosnivači su Traub; Jean-Pierre Berger, P. Kern i F. Malbet iz Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) u Francuskoj; Danchi; J. D. Monnier i E. Pedretti sa Sveučilišta u Michiganu, Ann Arbor; Willson; N. P. Carleton, M. G. Lacasse i M. Pearlman iz CfA; R. Millan-Gabet s Kalifornijskog tehnološkog instituta; F. Schloerb, M. Brewer, K. Perraut, K. Souccar i G. Wallace sa Sveučilišta u Massachusettsu, Amherst; W. Pamuk iz Nacionalnog opservatorija za radio astronomiju u Virginiji; Charles H. Townes sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley; P. Haguenauer iz ALCATEL svemirske industrije iz Cannesa, Francuska; i P. Labeye iz Laboratoire d'Electronique de Technologie de l'Information (LETI) iz Grenoblea, koja je dio Francuske komisije za atomsku energiju (CEA). IONIC čip zajednički su razvili LAOG, Institut de Microà © lectronique, ‰ lectromagné © etme et Photonique (IMEP) i LETI.
Rad je podržala NASA kroz Michelson postdoktorsko stipendiranje i Nacionalna zaklada za znanost.
Opservatorij W. M. Keck djeluje kao znanstveno partnerstvo između Kalifornijskog tehnološkog instituta, Sveučilišta u Kaliforniji i NASA-e. Opservatorij je omogućen velikodušnom financijskom podrškom Zaklade W. Keck.
Izvorni izvor: Keck News Release
