Nights of the Living Dead — Vad Stjärnorna Lämna Bakom

0
51

Stjärnor lämna intressant mässar när de dör: diamantbesatt hårbollar, neutronstjärnor och svarta hål. Vi utforskar ett exempel av varje i juni ‘ s night skies.

Vit dvärg stjärna i AE Aquarii systemet spenderar sin pensionering suga gas från en nära-kretsar följeslagare.
Casey Reed / NASA

Stjärnor lever långa liv, från supergiant kraftpaket som avgaser sitt bränsle i ren miljontals år till sparsamma dvärgar som kan kvarstå under flera biljoner. Från en mänsklig synvinkel, de är för evigt. Men trots framträdanden, stjärnorna är knappast statisk. De flimmer, svälla eller krympa, och ibland till och med explodera, omvandla delar i deras varma hylsor till energi som upprätthåller deras värme och ljus.

När elden går sin gilla gång och inget bränsle kvar för att slå tillbaka krossa ta tag i allvaret, stjärniga blir förvandlat. Det belyser vad det inte längre behov och börjar ett nytt liv som en fantastisk glöd. Du och jag, när vi dör, är isär i enklare saker och matas tillbaka in i det stora nätet av det jordiska livet. Många stjärnor att hålla ihop det efter döden, så att vi kan stanna till för att se vad som finns kvar efter festen är över.

Utsidan av total förstörelse i vissa typer av supernovor eller exotiska fusioner, de flesta stjärnor “dör” i ett av tre sätt efter att ha använt upp sitt bränsle reserver. Normal stjärnor som liknar solen svälla till röda jättar, fäller sina yttre kuvert och exponera sina nu super-komprimerade, hot kärnor. De utvecklas till Jord-och medelstora vita dvärgar, deras kraftfull uv-strålar inställningen deras expanderande glödande skal som planetariska nebulosor.

En stjärna öde beror på dess massa. Denna illustration visar hur en liten, stor eller extra stor stjärna kan utvecklas till vit dvärg, neutronstjärna eller svart hål. Inte för att skala.
NASA / CXC / M. Weiss

Solar 8 till 40 gånger massivare än Solen ofta slutar sina liv dramatiskt som supernovor. Under stjärnans kollaps, implosion kan krossa kärnan bortom vit dvärg densitet i en neutronstjärna storleken av en liten stad. Protoner och elektroner slås samman till ett hav av ren neutroner packade så tätt att två solmassor av material klämma in en sfär mellan 6-12 km (10-20 km tvärs över. Om fler än tre solmassor knådas till den kollapsande kärna, infall kommer att fortsätta tills ett svart hål bildas.

Bara vita dvärgar är direkt synliga i blygsam amatör instrument. De ljusaste, Sirius B, lyser på magnitud +8.3, men det enklaste är 40 Eridani B på magnitud +9.5. Många fler dyker upp i vyn runt magnitud +13-14 mark. Ingen har sett ett svart hål ännu och alla neutronstjärnor är alldeles för svag i synliga våglängder för att se direkt.

Det betyder inte att du inte kan härleda sin närvaro genom hur de påverkar sin miljö, även om. Vissa är omgiven av skivor av virvlande fråga rånad från en närliggande följeslagare. Som material gnuggar tillsammans och samtidigt kanalisera från disken antingen på neutronstjärna eller svart hål, friktion värmer fråga till miljarder grader, generera allt från röntgen till synligt ljus.

Den vita dvärgen inne Hantel planetariska nebulosan, M27, lyser på magnitud +13.5. Det är den största vit dvärg med en diameter av ca 76,525 km (47,550 km). Du hittar det i mitten av nebulosan (skalstreck) längs en axel av nebular knop.
Jim Misti

Exempel på alla de tre stjärnornas slutpunkter för synliga i juni himmel. Vi kommer att besöka med den framväxande vit dvärg inom Hantel-Nebulosan (M27), neutron star i en av himlens ljusaste X-ray källor, Scorpius X-1, och den lätta svarta hål V4641 Sgr i Skytten. V4641 Sgr, som Sco X-1, och är omgivet av en ackretionsskiva av glödande gas snattade från en närliggande följeslagare.

Det finns inga ljusa, ensamma vita dvärgar på sommaren natthimlen i mitten av norra skywatchers, det är därför jag valt en planetarisk nebulosa i stället. Men om en enda dvärg är din sak, hålla ett öga på Van Maanen Stjärna i Fiskarna nu ökar nära Venus på morgonen himlen. Lyser svagt på magnitud +12.4, bör det inte komma i bättre utsikt i juli.

Den lilla konstellation Sagitta, Pil, är nyckeln till att hitta den Hantel Nebulosa, M27 (som lyser på 8: e storleken). Sagitta ligger 10° norr om ljusa Altair. M27 (övre vänstra hörnet här) ligger 3.3° norr om den punkt på Pilen.

Under tiden kommer vi att leta efter våra vita-dvärg-i-väntan i hjärtat av en av de smartaste och enklaste att hitta planetariska nebulosor i himlen, Hantel, i stjärnbilden Vulpecula. Anges på magnitud +13.5, det är smack dab i nebulosans center; en 8-tums omfattning förstoringsglas runt 100-150× kommer att dra ut den omgivande nebulosity.

Föregångaren stjärniga var en röd jätte som tagits bort från sina stämningsfulla bagage i starka stjärnvindar cirka 3 000 år sedan. Överbliven värme från den gamla goda tiden när star fortfarande brann kärnbränsle, i kombination med gravitationell sammandragning, har uppvärmd dåvarande kärnan till 153.000 av°F (84,725°C), mer än 15 gånger hetare än Solen. Kopiösa mängder UV-ljus som avges av dvärg stimulera gaser i nebulosan lyser som neon skylt på din favorit bar eller pub.

Med miljarder år av tid på sina händer, den vita dvärgen växer gradvis kallare tills det blir en hypotetisk svart dvärg, stellar motsvarande en kall, ember svart. Ingen har någonsin observerat en svart dvärg eftersom universum är fortfarande för ung för att ha producerat något!

Vår nästa stjärna fortfarande runt länge efter dess utgångsdatum, Scorpius X-1, upptäcktes under en sounding rocket flyg 1962. Också känd av dess variabla stjärnor beteckning, V818 Sco, det är den mest konsekvent kraftfull källa av X-strålar på himlen utanför i Solen. Källan till all energi är en neutronstjärna med en massa 1,4 gånger Solens suga gas från en nära kretsar givarstjärnan med knappt hälften av solens massa.

Hitta Scorpius X-1 är en kick. Star-hop österut från Beta Scorpius till raden av stjärnor i södra Ormbäraren, och sedan gå tillbaka västerut till en snygg liksidig triangel (se). Centrum din räckvidd på magnitud +8.5-stjärniga och sedan använda den medföljande AAVSO diagram med magnituder (decimaler utelämnas) noteras. Norr är uppåt och flera viktiga stjärnor visas med magnituder. Klicka för att förstora.
Stellarium (till vänster) och AAVSO

Materialet dras in i en snurrande ackretionsskivan och i slutändan faller på ytan av neutronstjärna. På grund av stjärniga extrema gravitationen, den fallande gas släpper långt mer energi än vad den skulle genom kärnfusion. Uppvärmd till 180,000,000°F (100,000,000°C) systemet avger gobs av ljus över hela det elektromagnetiska spektrumet. Genom vårt omfång ser vi denna heliga terror som oregelbundna ljus fluktuationer mellan magnitud +12 och +13.

Sco X-1 är vad som finns kvar av en supernova som exploderade cirka 30 miljoner år sedan. Genom teleskopet, det ser inte annorlunda än en stjärna men en som, om såg för flera veckor, och kommer visa självklart variationer i ljus som material i ackretionsskivan kommer krascha ner till neutron star ‘ s yta. Ljusa guide stjärnor att hitta denna exceptionella föremål lätt.

Någon dag snart ska vi bild det supertunga svarta hålet i mitten av Vintergatan. Redan observationer pågår med Event Horizon Telescope — åtta radioteleskop runt om i världen kopplas ihop elektroniskt. Den sista jag läste den första bilden väntas i början av 2018.

En konstnär begreppet microquasar eller lätta svarta hål som V4641 Sgr. Det svarta hålet är att stjäla gas från en stjärna (vänster). Gasen bildar en tunn, varm disk runt det svarta hålet. När tillräckligt med gas som bygger upp det är en ljus flare-up av X-strålar och strålar av laddade partiklar spruta bort till nära ljusets hastighet. En liknande bricka av snattade star-grejer banor neutronstjärnan Scorpius X-1.
ESA

Medan vi vänta, låt oss gräva ned i Skytten Tekanna och siktet är inställt på ett svagt “star” är föremål för vilda och galna ljus variationer. V4641 Sagittarii är lätta svarta hål (jämfört med de hundratusentals miljarder i supertunga sort) gömmer sig några 3-10 solmassor av material i vanlig syn mer än 24 000 ljusår bort.

Hur vet vi att det är det? Systemet oblygt meddelade sin närvaro i 1999 med en plötslig explosion av kraftfulla X-strålar och en två-magnitud språng i visual ljusstyrka. För en tid, det var den ljusaste X-ray källa i himlen och studeras av astronomer över hela världen med hjälp av radioteleskop liksom det som kretsar runt Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE). Flimmer X-ray emission och kraftfulla strålar slängde partiklar i rymden i nästan ljusets hastighet pekade på ett svart hål om 11-37 km (18-60 km tvärs över. I en numera välbekant scenario, det svarta hålet kanaler material från en vanlig stjärna i en ackretionsskiva. Flare-ups inom disk skapa ljus variationer.

Att hitta platsen för V4641 Sagittarii, platsen för lätta svarta hål, kunde inte vara enklare. Identifiera omfattningen +6.5 stjärna i diagrammet till vänster, sedan använda AAVSO diagram för att stjärniga hoppa från stjärna (ruta) till målet. Både visa norr uppåt. Klicka för att förstora och skriva ut.
Stellarium (till vänster) och AAVSO

V4641 Sgr kan ligga i en relativt trångt område, men det är inte alltför svårt att hitta, eftersom det är bara 15 bågminuter norr-nordost av en 6,5-magnitud-stjärna. När du har centrerad din räckvidd på star, använda AAVSO diagram för att komma fram till det svarta hålet system. Som jag skriver, V4641 Sgr har legat mellan magnitud +13.3–13.5 för lite tid, men du vet aldrig när det kan ändras. Under September 1999 utbrott, det sköt hela vägen upp till magnitud +10.3. Efter sjunkande tillbaka till mitten av-13s, det förvånade oss alla igen i augusti 2003 med en annan upphov till magnitud +11.5 följt av ett liknande utbrott i juni 2005.

Så i slutet, slutet är inte riktigt slut för de flesta stjärnor. De sätter på Groucho Marx glasögon och fortsätta i sina afterlives, sprickbildning skämt och bidar tiden medan vi dash runt otålig om vad som är nästa.