Звезды становятся довольно небрежными к концу своей жизни. С каждой пульсацией умирающая звезда выбрасывает в космос газовые шарики, которые в конечном итоге перерабатываются в новое поколение звезд и планет. Но учесть весь этот потерянный материал сложно. Как попытка увидеть клуб дыма рядом с прожектором на стадионе, наблюдать за этими тонкими слоями звездного материала, закрученными над поверхностью звезды, довольно сложно. Однако, используя инновационную технику для изображения рассеяния звездного света на межзвездных зернах, астрономам наконец удалось увидеть рябь пыли, стекающей с умирающих звезд!
Звезды - W Hydra, R Doradus и R Leonis - все являются сильно изменчивыми красными гигантами, звездами, которые больше не смешивают водород в своих ядрах, но перешли к образованию более тяжелых элементов. Каждый из них полностью окружен очень тонкой пылевой оболочкой, которая, скорее всего, состоит из таких минералов, как форстерит и энстатит. Эти зерна могут образоваться только после того, как сырые ингредиенты вытекут на некоторое расстояние от звезды. На расстояниях, примерно равных размеру самой звезды, газ достаточно остыл, чтобы атомы начали слипаться и образовывать более сложные соединения. Подобные минералы будут давать семена астероидов и, возможно, каменистых планет, таких как Земля, в непрерывном цикле смерти и возрождения в Галактике.
Статья, описывающая это открытие, принята в журнал Природа, можно найти здесь.
Астрономы, которые недавно сообщили об этом открытии, использовали очень большой телескоп шириной восемь метров в чилийской пустыне Атакама - и набор умных инструментов - для выявления тонких отражений от этих пылевых оболочек. Хитрость в том, чтобы увидеть свет, отражающийся от частиц межзвездной пыли, заключается в использовании одного из свойств световых волн. Представьте, что у вас была длина веревки: один конец в вашей руке, а другой привязан к стене. Вы начинаете шевелить своим концом, и волны распространяются по шнуру. Если вы двигаете рукой вверх и вниз, волны перпендикулярны полу; если вы двигаете рукой из стороны в сторону, они параллельны ей. Ориентация этих волн известна как их «поляризация». Если бы вы все перепутали, постоянно меняя направление, в котором колебалась ваша рука, ориентация волн была бы так же запутана. Веревка будет подпрыгивать во всех направлениях. Говорят, что без предпочтительного направления движения волнистые волны являются «неполяризованными».
Световые волны, испускаемые с поверхности звезды, похожи на ваш хаотический взмах веревки Колебания электрического и магнитного полей, из которых состоит распространяющаяся световая волна, не имеют предпочтительного направления движения - они неполяризованы. Однако, когда свет отражается от пыли, все это смятение исчезает. Волны теперь колеблются примерно в одном и том же направлении, как если бы вы решили прыгать через веревку только вверх и вниз. Астрономы называют этот свет «поляризованным».
Поляризационный фильтр пропускает только свет с определенной ориентацией. Держите его в одном направлении, и только «вертикально поляризованный» свет - свет, где электрическое поле колеблется вверх и вниз - будет проходить. Поверните фильтр на девяносто градусов, и вы будете передавать только «горизонтально поляризованный» свет. Если у вас есть поляризационные солнцезащитные очки, вы можете попробовать это самостоятельно, вращая очки и наблюдая, как сцена через линзы становится все ярче и темнее. Это также хорошая демонстрация того, как наша атмосфера поляризует входящий солнечный свет.
Оболочка пыли вокруг звезды поляризует свет, который отражается от нее. Точно так же, как небо становится ярче и тусклее, когда вы поворачиваете свои солнцезащитные очки, глядя на такую звезду через поляризационные фильтры различной ориентации, вы увидите ореол поляризованного света, окружающий ее. Разные ориентации покажут разные сегменты гало. Комбинируя поляриметрические наблюдения с интерферометрией - столкновение световых волн от широко разнесенных пятен на зеркале телескопа для создания изображений с очень высоким разрешением - вокруг этих трех звезд обнаруживается тонкое кольцо рассеянного света.
Эти новые наблюдения представляют собой веху в нашем понимании не только конечной игры звезды, но и последующего образования межзвездной пыли. Подобно дымовым трубам великих фабрик, красные гигантские звезды выбрасывают в космос копоть минералов, которые несут звездные ветра. При тщательном наблюдении такие результаты могут помочь связать смерть одного поколения звезд с рождением другого. Раскрытие тайн образования зерна в космосе делает нас на один шаг ближе к соединению множества шагов, которые ведут от звездной смерти к созданию каменистых планет, подобных нашей.
