Αστρονόμοι κατάφεραν να καταγράψουν για πρώτη φορά άμεσα στοιχεία για ένα μυστηριώδες αντικείμενο σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι στις τελευταίες του ώρες. Η ανακάλυψη έγινε με το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) και δίνει μια νέα οπτική γωνιά, στον τρόπου που αλληλεπιδρούν τα ετοιμοθάνατα άστρα με το περιβάλλον τους. Οι επιστήμονες με αυτές τις παρατηρήσεις θέλουν να ρίξουν φως στις απροσδόκητες δυναμικές που ξεδιπλώνονται στο τέλος της αστρικής ζωής.
Το γερασμένο αστέρι είναι ένας τεράστιος κόκκινος γίγαντας, με το όνομα π1 Gruis και βρίσκεται 530 έτη φωτός από εμάς. Πρόκειται για ένα αστέρι που είναι γνωστό ως άστρο asymptotic giant branch (AGB) και στο παρελθόν του ήταν σαν τον Ήλιο μας, όμως τώρα έχει μεγαλώσει πάνω από 400 φορές σε μέγεθος. Αυτό έχει αυξήσει τη φωτεινότητά του δραματικά, χιλιάδες φορές περισσότερο από τον δικό μας Ήλιο, κάτι που έκανε αδύνατο να παρατηρήσουμε μέχρι τώρα την περιοχή κοντά του. Αυτός είναι και ο λόγος που το τελευταίο εύρημα που δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy, είναι τόσο εντυπωσιακό.
Η εκπληκτική τροχιά του αντικειμένου
Αυτό που ξεχώρισε από τις παρατηρήσεις του ALMA ξεχώρισε περισσότερο η τροχιά του συνοδού αστέρα. Με βάση προηγούμενες παρατηρήσεις και άλλα μοντέλα, η τροχιά του θα έπρεπε να είναι πιο ελλειπτική, που θα ήταν λογικό σε ένα περιβάλλον χάους και υψηλής ενέργειας. Αντί για ελλειπτική τροχιά όμως, αυτό που είδαν οι αστρονόμοι ήταν ένας σχεδόν τέλειος κύκλος!
Τι σημαίνει όμως μια κυκλική τροχιά; Συνήθως, μια κυκλική τροχιά υποδηλώνει παλιρροϊκές αλληλεπιδράσεις, δηλαδή βαρυτικές δυνάμεις που τείνουν τα εξομαλύνουν μια τροχιά με την πάροδο του χρόνου, που μπορεί να συμβαίνουν πιο γρήγορα και αποτελεσματικά από ότι πιστεύαμε μέχρι σήμερα, σύμφωνα με αυτή την τελευταία παρατήρηση. Αυτό με τη σειρά του όμως δείχνει πως ίσως πρέπει να επαναβαθμονομήσουμε πολλά από τα υπάρχοντα μοντέλα μας για το πως εξελίσσονται οι τροχιές των αστέρων και των συνοδών τους.
Λόγω της απαράμιλλης ανάλυσης που προσφέρει το ALMA, οι αστροφυσικοί κατάφεραν να δουν το αντικείμενο με ένα εξαιρετικό επίπεδο λεπτομέρειας. Το ALMA αποτελείται από 66 ραδιοπιάτα, στην έρημο Ατακάμα της Χιλής και με αυτό κατάφεραν να επιβεβαιώσουν και οπτικά την κίνηση του συνοδού αστέρα, παρά την τρομερά υψηλή φωτεινότητα στην περιοχή του π1 Gruis. Είναι η πρώτη φορά που μια τέτοια τροχιά παρατηρείται απευθείας γύρω από έναν κόκκινο γίγαντα, στο τέλος της ζωής του.
Μάζα και καταγραφή τροχιάς του π1 Gruis
Πριν η ομάδα πίσω από την ανακάλυψη καταφέρει να ερμηνεύσει πλήρως τος παρατηρήσεις, έπρεπε να προσδιορίσει πρώτα την μάζα του π1 Gruis. Αυτό είναι εξαιρετικά δύσκολο, λόγω της φουσκωμένης και παλλόμενης κατάστασης του αστέρα. Αυτό το βήμα πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Monash, συμπεριλαμβανομένου του διδακτορικού φοιτητή Yoshiya Mori, ο οποίος χρησιμοποίησε μοντέλα αστρικής εξέλιξης για να αναλύσει τη φωτεινότητα και τη συμπεριφορά παλμών του.
«Ένα βασικό μέρος της κατανόησης της τροχιάς του συνοδού αστέρα είναι η γνώση της μάζας του άστρου AGB», είπε ο Mori. «Χωρίς αυτήν την παράμετρο, η ευθυγράμμιση της παρατηρούμενης κίνησης με θεωρητικά μοντέλα θα ήταν αδύνατη».
Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι συνέκριναν τις προσομοιώσεις τους με υπάρχοντα μοντέλα από την επιστημονική βιβλιογραφία και εστίασαν στην εξέλιξη των ερυθρών γιγάντων, στο τελευταίο στάδιο της ζωής τους. Ο Mori πρόσθεσε ότι η εισαγωγή ενός συνοδού αστέρα σε ένα ήδη ασταθές σύστημα «θα μπορούσε ενδεχομένως να προκαλέσει περαιτέρω όλεθρο στις ήδη περίπλοκες διεργασίες που περιβάλλουν αυτά τα αστέρια».
Εδώ όμως είδαν κάτι εκπληκτικό. Σύμφωνα με τα παραδοσιακά μοντέλα, η τροχιακή κυκλοποίηση μπορεί να διαρκέσει από μερικές χιλιάδες μέχρι εκατομμύρια χρόνια. Όμως στην περίπτωση του π1 Gruis, έχουμε έναν συνοδό αστέρα που βρίσκεται ήδη σε κυκλική τροχιά.
Σύμφωνα με τον Mats Esseldeurs, επικεφαλής επιστήμονα του έργου από το KU Leuven, αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια ευρύτερη επανεκτίμηση του τρόπου λειτουργίας των παλιρροιακών δυνάμεων και του τρόπου με τον οποίο εξελίσσονται τα δυαδικά συστήματα με την πάροδο του χρόνου.
«Η κατανόηση του πώς συμπεριφέρονται οι κοντινοί σύντροφοι υπό αυτές τις συνθήκες μας βοηθά να προβλέψουμε καλύτερα τι θα συμβεί στους πλανήτες γύρω από τον ήλιο και πώς ο σύντροφος επηρεάζει την εξέλιξη του ίδιου του γιγάντιου αστέρα».
Αν παρατηρήσουμε παρόμοια συμπεριφορά και σε άλλα αστρικά συστήματα, τότε θα πρέπει να επαναξιολογήσουμε τα τρέχοντα μοντέλα μας, σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Το εντυπωσιακό με την επιστήμη και την φυσική, είναι πως το να βρίσκουμε προβλήματα με τα μοντέλα μας είναι κάτι καλό. Αυτό γιατί μας αναγκάζει να προσαρμόσουμε τα μοντέλα μας στα νέα δεδομένα, κάνοντας τα πολύ καλύτερα και πιο αποτελεσματικά.
