Nieoczekiwane zachowanie się wiatrów gwiazdowych

Teleskop ESA XMM-Newton wykrył zaskakujące zmiany w potężnych strumieniach gazu z dwóch masywnych gwiazd, co sugeruje, że zderzenia wiatrów gwiazdowych nie zachowują się tak, jak tego oczekiwali astronomowie.

Masywne gwiazdy, kilkakrotnie większe niż nasze Słońce, prowadzą burzliwe życie, szybko spalając paliwo w swoich jądrach i wyrzucając ogromne ilości materii do otoczenia w czasie swojego krótkiego, ale błyskotliwego życia.

Takie wiatry gwiazdowe mogą przenosić równowartość masy Ziemi w ciągu miesiąca oraz podróżować z prędkością milionów kilometrów na godzinę. Gdy dwa takie wiatry zderzają się ze sobą, wyzwalają ogromne ilości energii. Tego typu kosmiczna kolizja podgrzewa gaz do milionów stopni, dzięki czemu świeci on jasno w promieniach rentgenowskich. Zwykle, zderzające się wiatry niewiele zmieniają. Jednak niektóre masywne gwiazdy zachowują się dramatycznie.

Tak też jest w przypadku HD 5980, pary dwóch ogromnych gwiazd, każda 60 razy masywniejsza od Słońca, krążące zaledwie 100 mln km od siebie – bliżej, niż my od swojej gwiazdy. W 1994 roku nastąpił poważny rozbłysk, przypominający wybuch, który zamienił Eta Carinae w drugą co do jasności gwiazdę na niebie, na około 18 lat w XIX w.  Chociaż jest już za późno na badania historyczne wybuchu Eta Carinae, astronomowie obserwowali HD 5980 teleskopem rentgenowskim, aby badać ten gorący gaz.

W 2007 r. Yaël Nazé z University of Liège, Belgia i jej koledzy odkryli zderzenia wiatrów z tych gwiazd, wykorzystując obserwacje wykonane w latach 2000-2005 teleskopami XMM-Newton oraz Chandra. Następnie obejrzeli to ponownie przez XMM-Newton w 2016 r.

„Spodziewaliśmy się, że HD 5980 delikatnie zblednie z biegiem lat, gdy wybuchająca gwiazda powróciła do normy – ale ku naszemu zdziwieniu zrobiło się dokładnie odwrotnie”, mówi Yaël.

Astronomowie odkryli, że para była 2,5 razy jaśniejsza, niż 10 lat wcześniej, a emisja promieniowania rentgenowskiego była jeszcze bardziej energetyczna. Nigdy wcześniej astronomowie nie widzieli czegoś podobnego w zderzeniu wiatrów.

Trudno było wyjaśnić, co się dzieje – mniej wyrzucanej materii, ale więcej emitowanego światła. W końcu znaleźli teoretyczne badanie, które proponuje odpowiedni scenariusz. Kiedy zderzają się wiatry gwiazdowe, wstrząśnięta materia uwalnia mnóstwo promieni X. Jeżeli jednak gorąca substancja promieniuje zbyt dużą ilość światła, szybko się ochładza, wstrząs staje się niestabilny, a emisja promieniowania rentgenowskiego przygasa. 

„Ten nieco sprzeczny z intuicją proces jest tym, o czym myśleliśmy, że wydarzyło się w czasie pierwszych obserwacji, ponad 10 lat temu. Ale do roku 2016 szok się rozluźnił, a niestabilności zmniejszyły się, pozwalając ostatecznie na wzrost emisji promieniowania rentgenowskiego” – mówi Yaël.

Są to pierwsze spostrzeżenia, które potwierdzają ten hipotetyczny scenariusz. Koledzy Yaël testują teraz nowy wynik bardziej szczegółowo za pomocą modeli komputerowych.

„Unikalne odkrycia, takie jak te pokazują, w jaki sposób XMM-Newton dostarcza astronomom nowego materiału, żeby lepiej zrozumieć procesy energetyczne zachodzące we Wszechświecie” – mówi Norbert Schartel, naukowiec projektu XMM-Newton w ESA.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Stellar Winds Behaving Unexpectedly

Źródło: ESA

Na zdjęciu: Widok z HST na gromadę NGC 346 - strzałka wskazuje pozycję HD 5980. Źródło: NASA, ESA, A. Nota (STScI/ESA)