Astronomer har opdaget en helt uventet spiralstruktur i materialet omkring den gamle stjerne R Sculptoris. Det er første gang, at en sådan struktur sammen med en ydre skal er set omkring en rød kæmpestjerne.

Det er også første gang, at astronomer har kunnet få fuldstændige tredimensionelle oplysninger om en sådan spiral. Den mærkelige form er sandsynligvis blevet skabt af en skjult ledsagerstjerne, der kredser om den røde kæmpe. Det er et af de første tidlige videnskabelige resultater fra ALMA, der bliver offentliggjort. Det sker i denne uge i tidsskriftet Nature.

Fundet er gjort ved hjælp af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), der er det kraftigste millimeter/submillimeter teleskop i verden, har et forskerhold opdaget en overraskende spiralstruktur i gassen omkring den røde kæmpestjerne R Sculptoris. Det betyder, at der sandsynligvis er en hidtil uset ledsagerstjerne, der kredser om stjernen. Astronomerne var også overraskede over at opdage, at langt mere materiale end forventet, er blevet slynget væk af den røde kæmpe.

”Vi har før set skaller omkring denne type af stjerner, men det er første gang nogensinde, at vi har set en spiral af materiale, der kommer ud fra en stjerne, sammen med en omgivende skal,” siger Matthias Maercker (ESO og Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Tyskland). Han er hovedforfatteren af artiklen, der præsenterer resultaterne.

Fordi røde kæmper som R Sculptoris, udslynger store mængder materiale, bidrager de væsentligt til det støv og den gas, der udgør størsteparten af råmaterialet til dannelsen af fremtidige generationer af stjerner, planetsystemer og i sidste ende livet.

Selv i den tidlige videnskabelige fase, hvor de nye observationer blev fortaget, var ALMA langt bedre end andre submillimeter-observatorier. Tidligere observationer havde tydeligt vist en kugleformet skal rundt om R Sculptoris, men hverken spiralstrukturen eller en ledsagerstjerne var blevet fundet.

“Da vi observerede stjernen med ALMA, var ikke engang halvdelen af antennerne på plads. Det er virkelig spændende at forstille sig, hvad det fulde ALMA-anlæg vil være i stand til, når det er færdigt i 2013,“ tilføjer Wouter Vlemmings (Chalmers University of Technology, Sverige), medforfatter på undersøgelsen.

Sidst i deres liv vil stjerner, der er op til otte gange tungere end Solen, blive røde kæmpestjerner og miste en stor del af deres masse i en tæt stjernevind. Under denne fase som røde kæmpe gennemgår stjernerne også jævnligt termiske pulser. Det er korte faser med en eksplosiv  afbrænding af helium i en skal omkring stjernens kerne. En termisk puls medfører, at materiale slynges hurtigere væk fra stjernens overflade og derved danner en stor skal af støv og gas omkring stjernen. Efter pulsen vil stjernens massetab falde til sin normale værdi igen.

Termiske pulser forekommer cirka hver 10.000 til 50.000 år og varer kun et par hundrede år. De nye observationer af R Sculptoris viser, at den har oplevet en termisk puls for omkring 1800 år siden, der varede i omkring 200 år. Ledsagerstjernen formede så vinden fra R Sculptoris til en spiralstruktur.

”Ved at udnytte ALMAs styrke til at se fine detaljer, kan vi meget bedre forstå, hvad der sker med stjerner før, under og efter den termiske puls, ved at studere formen af skallen og spiralstrukturen,” siger Maercker. ”Vi har altid forventet at ALMA vil give os et nyt syn på universet, men at opdage uventede nye ting allerede med et af de første sæt af observationer er virkelig spændende.”

For at beskrive den observerede struktur omkring R Sculptoris, har holdet af astronomer også udført computersimuleringer, for at følge udviklingen i det dobbelte stjernesystem. Disse modeller stemmer meget godt overens med de nye ALMA-observationer.

”Det er virkelig en udfordring teoretisk at beskrive alle de observerede detaljer, der kommer fra ALMA, men vores computermodeller viser, at vi virkelig er på rette spor. ALMA giver os ny indsigt i hvad der sker i disse stjerner, og hvad der kan ske med Solen nogle få milliarder år fra nu,” siger Shazrene Mohamed (South Afican Astronomical Observatory), medforfatter på undersøgelsen.

”I den nærmeste fremtid, vil observationer af stjerner som R Sculptoris med ALMA, hjælpe os med at forstå, hvordan grundstofferne vi er lavet af er kommet til  steder som Jorden. De vil også give os en idé om, hvordan vores egen stjernes fremtid kan blive,” slutter Matthias Maercker
Kilde: ESO