Jak kończy życie gwiazda? Astronomowie obserwowali śmierć jednej z nich przez 130 lat

Po raz pierwszy astronomowie prześledzili przemiany umierającej gwiazdy na przestrzeni ponad wieku. Swoje analizy rozpoczęli od danych pochodzących z obserwacji prowadzonych już w 1893 roku, a zakończyli na tych zbieranych przez precyzyjne współczesne obserwatoria. Przedmiotem ich badań była znajdująca się w konstelacji Zająca mgławica planetarna IC 418, czyli Spirograf. Nazwa nawiązuje do figur rysowanych przy użyciu spirografu – przyrządu do wykreślania krzywych. Podobne kształty tworzą się z pozostałości odrzuconych przez umierającą gwiazdę.

Gwiazda niegdyś podobna do Słońca

IC 418 została odkryta 26 marca 1891 roku przez Williaminę Fleming zatrudnioną w Obserwatorium Harvarda. Centralna gwiazda tej mgławicy nosi oznaczenie HD 35914. Z dotychczasowych badań wynika, że kilka milionów lat temu IC 418 tworzyła gwiazda podobna do Słońca. Kilka tysięcy lat później stała się ona czerwonym olbrzymem. Wyczerpywanie się paliwa jądrowego doprowadziło do odrzucenia zewnętrznych warstw gwiazdy i powstania mgławicy planetarnej. Centralnym obiektem mgławicy jest gorące jądro, które w przyszłości stanie się białym karłem.

Międzynarodowy zespół badaczy wykorzystał obserwacje rozpoczęte w 1893 roku, aby zrekonstruować ewolucję tej gwiazdy i zmiany, jakie zaszły w niej na przestrzeni 130 lat. Naukowcy odkryli m.in., że od 1893 roku zielone światło mgławicy stało się 2,5 razy silniejsze. Emisja ta wynika z obecności atomów tlenu i jest to ten sam powód, dla którego zorza polarna na Ziemi ma kolor zielony.

Gwałtowny wzrost temperatury

Wieloletnie obserwacje pozwoliły również ustalić, że temperatura centralnej gwiazdy szybko wzrasta. Na przestrzeni 130 lat, czyli od czasów wiktoriańskich, gwiazda ta stała się o 3000°C cieplejsza. To wzrost o około 1000°C co 40 lat. Kiedy Słońce było młodsze, również doświadczyło wzrostu temperatury, ale osiągnięcie wzrostu o 1000°C zajęło mu 10 milionów lat.

Wzrost temperatury pozwolił również uzyskać nowe informacje na temat ewolucji gwiazdy. Badacze zmierzyli jej masę, która obecnie wynosi około 57 procent masy Słońca, a następnie stwierdzili, że przed rozpoczęciem procesu utraty warstw prawdopodobnie wynosiła ona od 1,25 do 1,55 masy Słońca. Jednak gwiazda nagrzewa się wolniej, niż sugerował model. Zespół uważa, że gwiazda wytworzyła węgiel, a jeśli tak jest, to gwiazdy wytwarzające węgiel mogą mieć mniejszą masę, niż wcześniej sądzono.

– Często ignorujemy dane naukowe uzyskane dawno temu. W tym przypadku ujawniły one najszybszą ewolucję gwiazdy, jaką kiedykolwiek zaobserwowano bezpośrednio. Przeszłość pokazuje, że niebo nie jest tak niezmienne, jak mogłoby się wydawać – napisał w oświadczeniu główny badacz, profesor Albert Zijlstra z Uniwersytetu w Manchesterze.

Unikatowe dane

Naukowcy przyznają, że połączenie danych uzyskanych przez 130 lat obserwacji nie było łatwe. Wiktoriańskie pomiary były wykonywane mało precyzyjnie, a nawet te bardziej nowoczesne wykorzystywały różne teleskopy. Każdy pomiar musiał zostać zweryfikowany, skalibrowany i połączony, aby stał się użyteczny. Żmudna praca opłaciła się, dostarczając wniosków, które nie byłyby możliwe bez tak szerokiego zakresu obserwacji.

– Uważamy, że badania te są ważne, ponieważ dostarczają unikatowych, bezpośrednich dowodów na ewolucję centralnych gwiazd mgławic planetarnych. Bez wątpienia skłonią nas one do ponownego przemyślenia niektórych istniejących modeli cyklu życia gwiazd – wyjaśnił współautor badania, profesor Quentin Parker z Uniwersytetu w Hongkongu.

– Była to intensywna wspólna praca – zebranie, weryfikacja i dokładna analiza ponad stuletnich danych astronomicznych, a następnie połączenie ich z modelami ewolucji gwiazd. Jest to trudny proces, wykraczający daleko poza zwykłą obserwację i jesteśmy wdzięczni za możliwość wniesienia w ten sposób wkładu w naszą dziedzinę – podsumowują naukowcy.

Źródło: iopscience.iop.org

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.