Повече от 400 години астрономите както професионални, така и любители проявяват особен интерес да наблюдават звездите на Mira, клас променливи червени гиганти, известни с пулсации, които продължават 80-1000 дни и причиняват явната им яркост да варира с коефициент десет пъти или повече по време на цикъл.
Международен екип от астрономи, воден от Гай Перин от Парижката обсерватория / LESIA (Meudon, Франция) и Стивън Ридвей от Националната обсерватория за оптична астрономия (Тусон, Аризона, САЩ), използва интерферометрични техники за наблюдение на близкото обкръжение на пет звезди на Мира, т.е. и бяха изненадани да открият, че звездите са заобиколени от почти прозрачна обвивка от водна пара и вероятно въглероден окис и други молекули. Тази черупка придава на звездите измамно голям видим размер. Прониквайки през този слой, използвайки комбинираната светлина на няколко телескопа, екипът откри, че звездите на Мира вероятно са само наполовина по-големи, отколкото се смяташе досега.
„Това откритие разрешава заяждащи несъответствия между наблюденията на размера на звездите на Мира и моделите, описващи техния състав и пулсации, които сега могат да се видят като цяло, че са съгласни една с друга?“ Ridgway обяснява. „Преработената картина е, че звездите на Мира са много светещи, но сравнително нормални звезди от асимптотичния гигантски клон, но те имат резонансна пулсация, която задвижва голямата им променливост.?
Мира звездите са особено интересни, тъй като са сходни по размер със Слънцето и преминават през късен етап на същия еволюционен път, който всички звезди на една слънчева маса, включително Слънцето, ще преживеят. Следователно тези звезди илюстрират съдбата на нашето Слънце след пет милиарда години. Ако такава звезда, включително и заобикалящата я обвивка, беше разположена в положението на Слънцето в нашата Слънчева система, нейната изпарена обвивка щеше да се простира извън орбитата на Марс.
Въпреки че наистина са с много голям диаметър (до няколкостотин слънчеви радиуса), червените гигантски звезди са приличащи на точки на Земята без помощ на хората и дори най-големите телескопи не успяват да разграничат повърхностите им. Това предизвикателство може да бъде преодоляно чрез комбиниране на сигнали от отделни телескопи с помощта на техника, наречена астрономическа интерферометрия, която дава възможност за изучаване на много малки детайли в близкото обкръжение на звездите на Мира. В крайна сметка изображенията на наблюдаваните звезди могат да бъдат реконструирани.
Мира звездите са кръстени на първия такъв известен обект, Мира (или Омикрон Сети). Едно възможно обяснение за значителната им променливост е, че по време на всеки цикъл се получават големи количества материал, включително прах и молекули. Този материал блокира голяма част от изходящото звездно излъчване, докато материалът се разреди чрез разширяване. Следователно близката среда на звездите на Мира е много сложна, а характеристиките на централния обект са трудни за наблюдение.
За да проучи близката среда на тези звезди, екипът, воден от Перин и Ридвей, извърши наблюдения в инфрачервено-оптичния телескоп масив (IOTA) на Смитсоновската астрофизична обсерватория в Аризона. IOTA е звезден интерферометър на Микелсън, с две рамена, образуващи масив с форма на Г. Той работи с три колектора, които могат да бъдат разположени на различни станции на всяко рамо. В настоящото проучване наблюденията са правени на няколко дължини на вълната, като се използват различни разстояния на телескопа, вариращи от 10 до 38 метра.
От тези наблюдения екипът успя да реконструира изменението на звездната яркост по повърхността на всяка звезда. Подробности до около 10 милисекунди могат да бъдат открити. За сравнение, на разстоянието на Луната, това би отговаряло на виждането на функции с размер до 20 метра.
Наблюденията са направени при близо инфрачервени дължини на вълната, които са от особен интерес за изследване на водни пари и въглероден оксид. Ролята на тези молекули беше заподозряна преди няколко години от екипа и независимо потвърдена от наблюдения с Инфрачервената космическа обсерватория. Новите наблюдения, използващи IOTA, ясно показват, че звездите на Mira са заобиколени от молекулен слой водна пара и поне в някои случаи от въглероден оксид. Този слой има температура около 2000 К и се простира до около един звезден радиус над звездната фотосфера или приблизително 50 процента от наблюдавания диаметър на звездите Мира в пробата.
Предишни интерферометрични проучвания на звезди Mira доведоха до оценки на диаметрите на звездите, които бяха предубедени от присъствието на молекулния слой и по този начин бяха много надценени. Този нов резултат показва, че звездите на Мира са около половината по-големи, отколкото се смяташе досега.
Новите наблюдения, представени от екипа, се интерпретират в рамките на модел, който преодолява пропастта между наблюденията и теорията. Пространството между повърхността на звездата и молекулния слой много вероятно съдържа газ, подобно на атмосфера, но е сравнително прозрачно при наблюдаваните дължини на вълните. При видима светлина молекулярният слой е доста непрозрачен, създава впечатление, че е повърхност, но при инфрачервения лъч е тънък и звездата може да се види през него.
Този модел е първият, който обяснява структурата на звездите на Mira в широк диапазон от спектрални дължини на вълните от видимата до средната инфрачервена връзка и е в съответствие с теоретичните свойства на тяхната пулсация. Присъствието на слоя от молекули далеч над звездната повърхност все още е някак загадъчно. Слоят е твърде висок и плътен, за да се поддържа чисто от атмосферното налягане. Пулсациите на звездата вероятно играят роля за производството на молекулярния слой, но механизмът все още не е разбран.
Тъй като звездите на Мира представляват късен еволюционен етап на слънцеподобни звезди, ще бъде много интересно по-добре да се опишат процесите, които се случват в и около тях, като предвещаване на очакваната съдба на Слънцето в далечното бъдеще. Мира звездите изхвърлят в космоса големи количества газ и прах, обикновено около една трета земна маса годишно, като по този начин осигуряват повече от 75 процента от молекулите в галактиката. Въглеродът, азотът, кислородът и другите елементи, от които сме създадени, се произвеждат най-вече във вътрешността на такива звезди (с по-тежки елементи, идващи от свръхнови) и след това се връщат в космоса чрез тази загуба на маса, за да станат част от нови звезди и планети , Техниката на зреене на интерферометрията разкрива подробности от атмосферата на Мира, като приближава учените да наблюдават и разбират производството и изхвърлянето на молекули и прах, докато тези звезди рециклират съдържанието си в астрономически мащаб.
Хартията? Разкриване на звездите на Мира зад молекулите: Потвърждение на модела на молекулния слой с тясна лента близо до инфрачервена интерферометрия,? от Perrin et al., ще се появят в предстоящ брой на списанието Astronomy & Astrophysics.
Оригинален източник: NOAO News Release
