เป็นเวลานานกว่า 400 ปีที่นักดาราศาสตร์ทั้งมืออาชีพและมือสมัครเล่นได้รับความสนใจเป็นพิเศษในการสังเกตดาว Mira ซึ่งเป็นดาวยักษ์แดงหลายดวงที่มีชื่อเสียงสำหรับการเต้นเป็นระยะเวลา 80-1,000 วันและทำให้ความสว่างชัดเจนแตกต่างกันไปสิบเท่า หรือมากกว่าในระหว่างรอบ
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาตินำโดย Guy Perrin จาก Paris Observatory / LESIA (Meudon, France) และ Stephen Ridgway จาก National Observatory Observatory (Tucson, Arizona, USA) ได้ใช้เทคนิค interferometric เพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมที่ใกล้ชิดของดาว Mira ห้าดวง และรู้สึกประหลาดใจที่พบว่าดวงดาวล้อมรอบด้วยเปลือกของไอน้ำเกือบโปร่งใสและอาจมีคาร์บอนมอนอกไซด์และโมเลกุลอื่น ๆ เปลือกนี้ให้ดวงดาวมีขนาดใหญ่โตมาก ด้วยการเจาะทะลุชั้นนี้โดยใช้แสงรวมของกล้องโทรทรรศน์หลายตัวทีมพบว่าดาว Mira น่าจะมีขนาดใหญ่เพียงครึ่งเดียวตามที่เคยเชื่อ
การค้นพบนี้จะแก้ไขความไม่ลงรอยกันระหว่างการสังเกตขนาดของดาว Mira และแบบจำลองที่อธิบายองค์ประกอบและการเต้นของพวกมันซึ่งตอนนี้สามารถเห็นได้โดยทั่วไปเห็นด้วยกัน Ridgway อธิบาย ภาพที่ได้รับการแก้ไขคือดาว Mira นั้นส่องสว่างมาก แต่เป็นดาวที่ค่อนข้างปกติของกิ่งก้านยักษ์แบบ asymptotic แต่พวกมันมีจังหวะการสั่นพ้องที่ทำให้เกิดความแปรปรวนขนาดใหญ่
ดาว Mira นั้นน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากมีขนาดใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์และอยู่ในช่วงปลายของเส้นทางวิวัฒนาการแบบเดียวกับที่ดาวมวลดวงอาทิตย์หนึ่งดวงรวมถึงดวงอาทิตย์จะได้สัมผัส ดังนั้นดาวเหล่านี้แสดงชะตากรรมของดวงอาทิตย์ของเราห้าพันล้านปีนับจากนี้ หากดาวดังกล่าวรวมถึงเปลือกโดยรอบตั้งอยู่ที่ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะของเราเปลือกของไอนั้นจะขยายออกไปนอกวงโคจรของดาวอังคาร
แม้ว่าพวกมันจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่มาก (ประมาณสองถึงสามร้อยดวงอาทิตย์) ดาวยักษ์แดงเป็นจุดที่คล้ายกับดวงตามนุษย์ที่มองไม่เห็นบนโลกและแม้แต่กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดก็ไม่สามารถแยกพื้นผิวได้ ความท้าทายนี้สามารถเอาชนะได้โดยการรวมสัญญาณจากกล้องโทรทรรศน์แยกโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอโรมิคดาราศาสตร์ซึ่งทำให้สามารถศึกษารายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ได้ในบริเวณใกล้เคียงของดาว Mira ในท้ายที่สุดสามารถสร้างภาพของดาวฤกษ์ที่สังเกตได้ใหม่
ดาว Mira ได้รับการตั้งชื่อตามวัตถุที่รู้จักกันเป็นครั้งแรก Mira (หรือ Omicron Ceti) คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญคือวัสดุจำนวนมากรวมถึงฝุ่นและโมเลกุลถูกสร้างขึ้นในแต่ละรอบ วัสดุนี้บล็อกการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ออกไปมากจนกระทั่งวัสดุนั้นถูกเจือจางโดยการขยายตัว สภาพแวดล้อมที่ใกล้ชิดของดาว Mira นั้นซับซ้อนมากและลักษณะของวัตถุศูนย์กลางนั้นยากต่อการสังเกต
เพื่อศึกษาสภาพแวดล้อมที่ใกล้ชิดของดวงดาวเหล่านี้ทีมนำโดยเพอร์รินและริดจ์เวย์ได้ทำการสำรวจที่กล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์แสงอินฟราเรด (IOTA) ของหอดูดาวดาราศาสตร์สมิ ธ โซเนียนในรัฐแอริโซนา IOTA เป็นเครื่องวัดระดับดาวของไมเคิลสันด้วยแขนสองข้างทำให้เกิดเป็นรูปตัว L มันทำงานกับนักสะสมสามคนที่สามารถอยู่ในสถานีที่แตกต่างกันในแต่ละแขน ในการศึกษาปัจจุบันได้ทำการสำรวจที่ความยาวคลื่นหลายแห่งโดยใช้ระยะห่างระหว่างกล้องโทรทรรศน์ตั้งแต่ 10 ถึง 38 เมตร
จากการสำรวจเหล่านี้ทีมสามารถสร้างความแปรปรวนของความสว่างของดาวฤกษ์บนพื้นผิวของดาวแต่ละดวงได้ สามารถตรวจพบรายละเอียดจนถึง 10 มิลลิวินาที - อาร์ค สำหรับการเปรียบเทียบที่ระยะทางของดวงจันทร์สิ่งนี้จะสอดคล้องกับการมองเห็นคุณสมบัติที่มีขนาดไม่เกิน 20 เมตร
การสำรวจนี้ทำขึ้นที่ความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรดซึ่งมีความสนใจเป็นพิเศษสำหรับการศึกษาไอน้ำและคาร์บอนมอนอกไซด์ บทบาทของโมเลกุลเหล่านี้ถูกสงสัยเมื่อหลายปีก่อนโดยทีมงานและยืนยันอย่างเป็นอิสระจากการสังเกตการณ์ด้วยหอสังเกตการณ์อวกาศอินฟราเรด การสำรวจใหม่โดยใช้ IOTA แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าดาว Mira ถูกล้อมรอบด้วยชั้นโมเลกุลของไอน้ำและอย่างน้อยในบางกรณีของคาร์บอนมอนอกไซด์ ชั้นนี้มีอุณหภูมิประมาณ 2,000 K และขยายไปถึงรัศมีหนึ่งดาวเหนือโฟโตสเฟียร์ของดาวฤกษ์หรือประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของเส้นผ่านศูนย์กลางที่สังเกตได้ของดาว Mira ในตัวอย่าง
การศึกษาอินเตอร์เฟอโรเมตริกก่อนหน้าของดาว Mira นำไปสู่การประมาณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวที่ลำเอียงจากการปรากฏตัวของชั้นโมเลกุลและประเมินค่ามากเกินไป ผลลัพธ์ใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าดาว Mira นั้นใหญ่ประมาณครึ่งเดียวตามที่เคยเชื่อ
การสังเกตใหม่ที่นำเสนอโดยทีมงานจะถูกตีความในกรอบของแบบจำลองที่เชื่อมช่องว่างระหว่างการสังเกตและทฤษฎี ช่องว่างระหว่างพื้นผิวดาวฤกษ์และชั้นโมเลกุลน่าจะมีก๊าซเป็นอย่างมากเช่นชั้นบรรยากาศ แต่มันค่อนข้างโปร่งใสในช่วงความยาวคลื่นที่สังเกตได้ ในแสงที่มองเห็นชั้นโมเลกุลค่อนข้างทึบแสงทำให้รู้สึกว่ามันเป็นพื้นผิว แต่ในอินฟราเรดมันมีความบางและสามารถมองเห็นดาวผ่านมันได้
รุ่นนี้เป็นครั้งแรกที่อธิบายโครงสร้างของดาว Mira ในช่วงความยาวคลื่นสเปกตรัมที่มองเห็นได้จากช่วงกลาง - อินฟราเรดและสอดคล้องกับคุณสมบัติเชิงทฤษฎีของการเต้นของพวกเขา อย่างไรก็ตามการปรากฏตัวของชั้นของโมเลกุลที่อยู่เหนือผิวดาวฤกษ์ยังค่อนข้างลึกลับ เลเยอร์สูงเกินไปและหนาแน่นเกินกว่าจะรับแรงดันจากบรรยากาศได้อย่างหมดจด จังหวะของดาวฤกษ์น่าจะมีบทบาทในการสร้างชั้นโมเลกุล แต่กลไกยังไม่เป็นที่เข้าใจ
เมื่อดาว Mira แสดงถึงวิวัฒนาการขั้นปลายของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์มันน่าสนใจมากที่จะอธิบายกระบวนการที่เกิดขึ้นในและรอบ ๆ พวกเขาได้ดีขึ้นเพื่อเป็นการคาดการณ์ชะตากรรมของดวงอาทิตย์ในอนาคตอันไกลโพ้น ดาว Mira ปล่อยก๊าซและฝุ่นจำนวนมากออกสู่อวกาศโดยทั่วไปประมาณหนึ่งในสามของโลกต่อปีดังนั้นจึงให้โมเลกุลมากกว่า 75 เปอร์เซ็นต์ในกาแลคซี คาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจนและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่เราผลิตส่วนใหญ่ผลิตขึ้นภายในดาวฤกษ์ดังกล่าว (ซึ่งมีองค์ประกอบที่หนักกว่ามาจากซุปเปอร์โนวา) จากนั้นจะถูกส่งคืนสู่อวกาศผ่านการสูญเสียมวลนี้เพื่อกลายเป็นส่วนหนึ่งของดาวดวงใหม่และดาวเคราะห์ดวงใหม่ . เทคนิคการทำให้สมบูรณ์ของ interferometry เป็นการเปิดเผยรายละเอียดของชั้นบรรยากาศ Mira ทำให้นักวิทยาศาสตร์ใกล้กับการสังเกตและทำความเข้าใจการผลิตและการขับออกของโมเลกุลและฝุ่นละอองในขณะที่ดาวเหล่านี้ recyle เนื้อหาในระดับดาราศาสตร์
กระดาษหรือไม่เปิดเผย Mira ดาวที่อยู่เบื้องหลังโมเลกุล: การยืนยันของแบบจำลองชั้นโมเลกุลที่มีวงแคบ ๆ ใกล้อินฟราเรด interferometry? โดย Perrin และคณะจะปรากฏในวารสาร Astronomy & Astrophysics
แหล่งต้นฉบับ: NOAO ข่าวประชาสัมพันธ์
