En kolossal stjärna får utbrott: Vi undersöker en av Vintergatans största stjärnor när den försvinner ur synfältet

CHARA Array false-color images of RW Cephei from December 2022 (left) and Jul 2023 (right). The patchy appearance results from dust created by a huge ejection from the star. The star is huge but it is so far away that it appears about one million times smaller than the full moon in the sky. Credit: Georgia State University / The CHARA Array
CHARA Array false-color images of RW Cephei from December 2022 (left) and Jul 2023 (right). The patchy appearance results from dust created by a huge ejection from the star. The star is huge but it is so far away that it appears about one million times smaller than the full moon in the sky. Credit: Georgia State University / The CHARA Array

Astronomer från Georgia State University’s CHARA Array har tagit de första närbilderna av en massiv stjärna känd som RW Cephei som nyligen upplevde en märklig blekning. Bilderna ger nya ledtrådar om vad som händer runt den massiva stjärnan cirka 16.000 ljusår från jorden.

Detaljerade bilder och observationer tillsammans med intelligenta algoritmer som skapats av forskarteamet tyder på ett stort utbrott som skickade ut ett gasmoln från RW Cephei och blockerade en stor del av stjärnljuset från synfältet. Experter från Georgia State’s CHARA Array presenterade de nya rönen vid det 243:e mötet för American Astronomical Society i New Orleans. Forskningsresultaten publiceras i The Astronomical Journal.

Forskarna överraskades förra året av den enorma stjärnans bleknande, som är ett exempel på en ”cool hypergiant”, en stjärna som har vuxit till enorma dimensioner när den närmar sig slutet av sitt liv. RW Cephei är så stor att om den placerades på samma plats som solen skulle dess yttre lager nå bortom Jupiters omloppsbana.

”Vi gjorde våra första CHARA-observationer i december 2022, precis innan vintervädret stängde, men resultaten var så anmärkningsvärda att vi beslutade att fortsätta med ytterligare observationer när stjärnan var tillgänglig igen”, säger astronomen Narsireddy Anugu från Georgia State University, som ledde ett internationellt forskarteam i en strävan att göra de första närbilderna av RW Cephei för att fastställa källan till blekningen.

Gamla stjärnor uppvisar ljusvariationer som är relaterade till förändringar i deras yttre lager. Förändringarna är vanligtvis små, så forskarna blev förvånade när astronomerna Wolfgang Vollmann och Costantino Sigismondi 2022 meddelade att RW Cephei hade bleknat dramatiskt under de senaste åren. I december 2022 hade RW Cephei bleknat till ungefär en tredjedel av sin normala ljusstyrka, en aldrig tidigare skådad minskning. Forskarna ville ta reda på vad som orsakade denna kraftiga ljusnedgång.

Trots sin enorma storlek är RW Cephei så långt borta att den framträder som en knappnål även med de största konventionella teleskopen. För att se stjärnan på nära håll krävdes den enastående förmågan hos CHARA Array-teleskopen (Center for High Angular Resolution Astronomy).

CHARA Array är en anläggning med sex teleskop som ligger vid det historiska Mount Wilson-observatoriet i Kalifornien. Teleskopen är placerade över bergstoppen för att tillsammans fungera som ett enda enormt teleskop. Kombinationen av deras ljusstrålar ger CHARA Array förmågan att se detaljer på mycket små objekt på himlen, ungefär 30 gånger mindre än de största konventionella teleskopen och mindre än en människa på månen sett från jorden.

CHARA-observationerna visade att stjärnan inte var rund, som förväntat, men för att skapa en bild med alla detaljer krävdes specialiserade datorprogram som skapats av Fabien Baron, biträdande professor i astronomi vid Georgia State University.

”Avståndet mellan CHARA-teleskopen medför en viss osäkerhet i de exakta detaljerna i bilderna, så vi behöver intelligenta algoritmer för att återskapa hela bilden”, säger Baron.

De slutliga bilderna visar en stjärna som krampaktigt påverkas av rörelser i sina yttre lager som skapar svagare och ljusare fläckar över dess yta. Dessutom förändrades utseendet avsevärt under den 10 månader långa observationsperioden som sammanföll med övergången från dess svagaste tillstånd till en långsam återhämtning mot dess tidigare ljusstyrka.

Den sista pusselbiten kom från ytterligare observationer av RW Cephei som gjordes av Katherine Shepard, doktorand vid Georgia State University, vid Apache Point Observatory i New Mexico. Shepard använde en specialkamera för att registrera ljuset från RW Cephei från det synliga till det infraröda området, och dessa mätningar visade att blekningen var mycket större i de synliga färgerna jämfört med det infraröda området. Detta är ett tydligt tecken på att stjärnljuset skymdes av mikroskopiska stoftmoln som blockerade vår sikt.

Sammantaget tyder observationerna på att RW Cephei upplevde ett enormt utbrott som skickade iväg ett enormt gasmoln. När molnet rörde sig bort svalnade det och skapade svärmar av dammpartiklar som effektivt blockerade en stor del av stjärnljuset. Nu, när molnet expanderar bort, börjar vi se stjärnan igen och dess oroliga omgivning.

CHARA-direktören Douglas Gies tror att detta kan vara ett av flera stora utbrott som har drabbat RW Cephei under det senaste århundradet och att sådana utbrott kommer att fortsätta att spela en roll i massförlusten innan stjärnan går under.

”Den här var speciell eftersom molnet kastades ut i riktning mot jorden, så vi var på rätt plats för att bevittna de fullständiga effekterna av kataklysm”, säger Gies.

Ytterligare information: Narsireddy Anugu et al, The Great Dimming of the Hypergiant Star RW Cephei: CHARA Array Images and Spectral Analysis, The Astronomical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ace59d

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.