Egy nemzetközi kutatócsoportnak először sikerült egy mira típusú
változócsillag különböző rétegeibe pillantani. A vörös óriás legkülső
ritka részei alatt egy molekulaburkot, egy porburkot és egy ún.
mézerburkot találtak. A kutatók a munkához az ESO (European Southern
Observatory) által a chilei La Paranal csúcson működtetett VLT (Very
Large Telescope) távcsőegyüttes interferometrikus üzemmódját (VLTI) és
az NRAO (National Radio Astronomical Observatory) által üzemeltetett
rádióinterferométer-rendszert (VLBA, Very Long Baseline Array)
használták. Az új eredmény jelentősen javíthatja eddigi tudásunkat
arról, hogy a végső pusztulás előtt álló elfejlődött óriáscsillagok hogyan
veszítik el anyagukat és hogyan dúsítják fel nehéz elemekkel a csillagközi teret.
A kérdéses objektum az S Ori jelzésű mira típusú változócsillag.
Tömege nagyjából megegyezik a Napéval, így jelenlegi állapota előrevetíti központi csillagunk sorsát újabb 5 milliárd év múlva, mielőtt fehér törpeként befejezné fejlődését. A mirák felfúvódott óriáscsillagok, ezért legkülső régióik már meglepően könnyen leválnak, ami hajtja az égitestek tömegvesztését: az S Ori pl. minden évben kb. a Föld tömegének megfelelő anyagmennyiséget pumpál ki a csillagközi térbe. Később aztán ez a nehéz elemekben (pl. szén, oxigén, szilícium) gazdag anyag újabb csillagok, bolygók és esetleg valamilyen
életforma alapját fogja képezni, ami indokolja a mirák kutatásának fontosságát. A tömegvesztés összefügg azzal is, hogy a mirák periodikusan összehúzódnak és kitágulnak, azaz pulzálnak – az S Ori periódusa 420 nap,
miközben vizuális fényessége a minimum és a maximum között ötszázszorosára
növekszik, átmérője pedig körülbelül 20 százalékkal változik.
Bár a mirák valóban óriások – méretük a Napénak több
százszorosa is lehet, azaz a Nap helyébe téve akár a Mars pályájáig is elérhetnének –, még a legközelebbi mirák is olyan távol vannak, hogy részleteik tanulmányozásához
nagyon nagy felbontás szükséges, ez pedig csak interferometrikus
módszerekkel érhető el. A csillag különböző rétegeinek
tanulmányozásához különböző hullámhossztartományokban végzett
megfigyelések szükségesek. Az optikai észlelések mellett a molekula- és
porréteg az infravörös tartományban, a mézerréteg pedig a
rádiótartományban vizsgálható. A mézersugárzás forrása az SiO molekula,
segítségével feltérképezhető a burokban a Nap méretének körülbelül
10-szeresét elérő gázcsomók mozgása.
A képen az S Ori látható a pulzációs periódus három különböző fázisában.
A vörös és zöldes foltok a mézeremissziót, a vöröses korongok a csillag
felszínét és a molekuláris réteg infravörös emisszióját, míg a zöldes
fénylés a porburok helyét jelzik. Az első két kép a minimumhoz közel
készült, amikor a legtöbb por keletkezik. A harmadik kép közvetlenül a
vizuális maximum utáni állapotot mutatja, amikor a porburok már
kitágult. (Forrás: ESO)
Mivel a csillag kibocsátott sugárzása periodikusan változik, a kutatók
a VLTI-vel (infravörös tartomány) és a VLBA-val (rádiótartomány)
párhuzamosan különböző időpontokban észlelték az objektumot. Az első
közel volt a minimumhoz, az utolsó pedig a következő periódus
maximumához. A mérésekből azt kapták, hogy a csillag átmérője 7,9 és
9,7 ezred ívmásodperc között változik, ami az S Ori távolságában 1,9 és
2,3 Nap-Föld távolságnak, azaz 400 és 500 napsugárnak felel meg!
A csillagot körülvevő belső porburok mérete a csillag
sugarának kétszerese. A mézersugárzás, ami szintén ebben a távolságban
keletkezik, jellegzetes gyűrűs (teljes vagy részleges) eloszlást mutat,
a gyűrűkön belül csomósodásokkal. Sebességeloszlásuk alapján a gáz mintegy 10 km/s sebességgel áramlik sugárirányban kifelé.
A vizsgálatok alapján a fényváltozási minimumhoz közel sokkal több por
keletkezik és több gáz dobódik ki, mint egyébként. Ezen fázis után a
csillag burkának tágulása folytatódik, majd a maximum elérésekor egy
kiterjedt porburok figyelhető meg. Ez egyértelműen utal a pulzáció és a por keletkezése és kiáramlása közötti kapcsolatra.
A porburok főként alumínium-oxid (Al2O3) szemcsékből áll, ezek mérete a 0,1 mikrométer nagyságrendjébe esik, ami körülbelül az emberi hajszál átmérőjének ezred része.
Egy pulzáló vörös óriás felépítése az S Ori interferometrikus megfigyelései alapján. A csillag környezete három fontos rétegből áll: egy molekulaburok (a belső vörös színnel jelzett réteg), egy porburok (a külső vörös színű réteg), illetve egy mézeremissziót kibocsátó burok (vörös és zöld foltok). A porburok legnagyobb részét alumínium-oxid szemcsék alkotják, míg a mézeremisszióért az SiO molekula felelős. (Forrás: ESO)
Forrás: ESO 25/07 – Science Release