Gadsimta amatieru novērojumi izgaismoja zvaigznes evolūciju

AAVSO novērotāji amatieri gadsimtiem ilgi novēroja zvaigzni T Ursae Minoris. Tagad astronomi domā, ka viņi var izskaidrot zvaigznes nesenās uzvedības izmaiņas.

U Camelopardalis, zvaigzne, kas uzņemta šajā Habla kosmiskā teleskopa attēlā, atrodas līdzīgā evolūcijas posmā kā T Ursae Minoris. Nesen tai tika veikts hēlija uzliesmojums, procesa laikā izspiežot sfērisku gāzes apvalku. Kamēr Habls fiksēja masveida zaudējumu šajā U Cam attēlā, T UMi spilgtuma izmaiņu novērojumi ļauj dziļāk izpētīt tā interjeru.
ESA / Habls / NASA / H. Olofssons (Onsalas Kosmosa observatorija)

Saulei līdzīgas zvaigznes dzīves laiks ir 100 miljonus reižu ilgāks nekā tipiska cilvēka mūžs. Nav brīnums, ka zvaigznes šķiet mūžīgas. Lielākā daļa evolūcijas izmaiņu notiek laika periodos, kas ir pārāk ilgi, lai mēs varētu tos tieši novērot.

Bet viens retais evolūcijas zvaigžņu posms notiek tik ātri, nevis gadu desmitos, nevis gadu tūkstošos vai ilgāk, jo tikai cilvēki var vērot, kā tas notiek. Un sarkanās milzu zvaigznes, kas apzīmēta ar T Ursae Minoris (īsi - T UMi), gadījumā lielākā daļa cilvēku, kas novēroja, bija astronomi amatieri.

Zvaigzne vecumiem

Amerikas mainīgo zvaigžņu novērotāju asociācija (AAVSO) ir vērojusi T UMi, kopš zvaigznes spilgtuma variācijas tika atklātas 1912. gadā. Galu galā viņi ieguva vairāk nekā 100 gadu novērojumus. Apskatot tos vienā diagrammā, šie novērojumi atklāj intriģējošu modeli.

Pirmajās desmitgadēs zvaigznes spilgtums mainījās daļēji regulārā veidā, mainoties par 4 līdz 5 ½ magnitūdām 300 līdz 330 dienu laikā. Bet pēdējo 20 gadu laikā šis modelis ir mainījies uz ātrāku ciklu. Tagad zvaigzne izgaismo un izgaismo tikai par 1, 5 līdz 2 magnitūdām aptuveni 200 dienu laikā. Astronomi, atzīmējot šīs izmaiņas, ir ierosinājuši, ka zvaigzne piedzīvo retas un no zvaigžņu viedokļa īslaicīgas struktūras izmaiņas.

T UMi spilgtuma pulsāciju kopējā modeļa izmaiņas ir redzamas šīs gaismas līknes zemākajā panelī no AAVSO.

Tagad László Molnár (Konkoly observatorija, Ungārija) un kolēģi ir veikuši gadsimtiem ilgus novērojumus, ko savācuši amatieru astronomi (ko pētnieki dēvē par “lēnu zinātni”), un izmantojuši modernākās datorsimulācijas, lai saprastu zvaigznes iekšējo struktūru . Rezultāti parādās Astrophysical Journal . (Pilns teksts ir pieejams šeit.)

T UMi ir sarkana milzu zvaigzne, kuras centrs ir piepildīts ar oglekli un skābekli. Tā kā zvaigzne nav pietiekami masīva, tās kodols ir inerts - tā nekad vairs nesaplūdīs. Tā vietā zvaigzne atbalsta sevi pret gravitāciju, sakausējot ūdeņradi hēlijā apvalkā ap kodolu. Hēlija krājumi uzkrājas, līdz tie aizdegas. Šī zibspuldze uz īsu brīdi paplašina zvaigznes iekšējos reģionus tiktāl, ka tā īslaicīgi izdzēš ūdeņradi dedzinošo apvalku un sarauj ārējos slāņus. Zvaigzne kopumā aptumšojas un slēdz līgumu. Zvaigznes mazāks rādiuss nozīmē, ka arī tās pulsācija sarūk.

Zvaigznei sarūkot, zvaigznei parādījās otrs pulsācijas režīms. Lai gan zvaigznes spilgtuma izmaiņu pamatperiods tagad ir aptuveni 200 dienas, pastāv izmaiņas, kas notiek 111 dienu laikā. AAVSO novērojumi bija izšķiroši, lai redzētu šo virsskaņu, un virsotne, savukārt, ir būtiska, lai saprastu zvaigznes iekšpusi.

Pagātnes skaidrošana, nākotnes pareģošana

Molnārs un kolēģi izmanto savu zvaigznes struktūras modeli, lai izsecinātu tās raksturlielumus: T UMi ir 2 reizes lielāks par Saules masu, bet apmēram 300 reizes lielāks par Saules diametru, un šķiet, ka tas ir aptuveni 1, 2 miljardus gadu vecs.

Papildus šīs zvaigznes izturēšanās pēdējo desmitgažu skaidrojumam, modelis paredz arī nākamās pāris desmitgades. Pētnieki prognozē, ka zvaigznes saraušanās - un līdz ar to arī tās pulsācijas perioda samazināšanās - ilgs vēl 50 gadus, pirms zvaigzne sāks izplesties un atkal iemirdzēsies. AAVSO novērotājiem ir jāpaveic viņu darbs!

Pats modelis ir paredzēts, lai saprastu zvaigžņu attīstību miljardu gadu laikā, tāpēc ir diezgan neticami, ka tas var paredzēt uzvedību gadu desmitiem ilgā laika posmā. Modelis ļauj pētniekiem arī skatīties tālāk uz priekšu. "Mēs prognozējam, ka T UMi tiks pakļauti vēl aptuveni 5 līdz 10 impulsiem pirms tā nolaišanās baltā pundura fāzē, " saka līdzautore Meridita Džoisa (Austrālijas Nacionālā universitāte). "Katrs impulsa cikls ilgst dažus simtus līdz tūkstošus gadu, starp tiem ir" klusas "fāzes."

Pašreizējo hēlija zibspuldzi pavada masīvs vējš, kas izvada lielāko daļu zvaigznes ārējo slāņu. Pētnieki lēš, ka T UMi šādā veidā jau ir zaudējusi sesto daļu no kopējās masas, lai gan masu zudumi nebija šī pētījuma uzmanības centrā. Galu galā šie gāzes un putekļu čaumalas ieskauj T UMi planētas miglājā. T UMi paliks sarkanā milža fāzē vēl vismaz vairākus simtus tūkstošus gadu, piebilst Džoiss, pirms tas pāriet uz balto punduri.

“Tā ir prātīga doma, ka pat“ ātri ”notikumi, piemēram, siltuma impulsa sākums zvaigznē, joprojām tiek mērīti gadu desmitos, ” saka Molnārs. “Lai šāda veida prognozes beidzot pierādītu vai atspēkotu, var paiet visa zinātniskā karjera. Neskatoties uz to, mēs plānojam tuvākajā nākotnē sekot līdzi T UMi. ”