Tajemnica gwiazdy FU Orionis

W 1936 roku astronomowie zaobserwowali zagadkowe wydarzenie w gwiazdozbiorze Oriona – młoda gwiazda FU Orionis (FU Ori) stała się sto razy jaśniejsza w ciągu kilku miesięcy. W szczytowym momencie 100 razy jaśniejsza od naszego Słońca. Jednak w przeciwieństwie do eksplodującej gwiazdy, jej jasność spadała bardzo powoli.

.Astronomowie z NASA, wykorzystali ultrafioletowe możliwości Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aby dowiedzieć się więcej o interakcji między powierzchnią gwiazdy FU Orionis a jej dyskiem akrecyjnym, który przez prawie 90 lat zrzucał gaz na rosnący obiekt. Badacze odkryli, że jego wewnętrzny region stykający się z obiektem jest niezwykle gorący. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.

Obserwacje zostały wykonane za pomocą instrumentów Hubble’a: COS (Cosmic Origins Spectrograph) i STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph). Dane obejmują widmo FU Ori w dalekim ultrafiolecie i nowe widmo w bliskim ultrafiolecie.

„Mieliśmy nadzieję zbadać najgorętszą część dysku akrecyjnego, aby określić jego maksymalną temperaturę, mierząc bliżej wewnętrznej krawędzi niż kiedykolwiek wcześniej. Myślę, że istniała pewna nadzieja, że zobaczymy coś dodatkowego, na przykład interakcję między gwiazdą a jej dyskiem, ale z pewnością się tego nie spodziewaliśmy. Fakt, że zobaczyliśmy tak wiele – była znacznie jaśniejsza w ultrafiolecie niż przewidywaliśmy – był wielką niespodzianką” – mówi Lynne Hillenbrand z California Institute of Technology.

Pierwotnie uważana za wyjątkowy przypadek wśród gwiazd, FU Ori jest, jak podkreślają astronomowie, przykładem klasy młodych, wybuchowych gwiazd, które przechodzą silne zmiany jasności. Obiekty te są podzbiorem klasycznych gwiazd T Tauri, które są nowo formującymi się obiektami, które budują się poprzez akrecję materiału z ich dysku i otaczającej mgławicy. W klasycznych T Tauri dysk nie dotyka bezpośrednio gwiazdy, ponieważ jest ograniczony przez zewnętrzne ciśnienie pola magnetycznego gwiazdy.

Dysk akrecyjny wokół FU Orionis jest jednak podatny na niestabilności ze względu na ogromną masę w stosunku do gwiazdy centralnej, interakcje z towarzyszami binarnymi lub napływający materiał. Taka niestabilność jak wskazują naukowcy, oznacza, że tempo akrecji masy może się znacznie zmieniać. Zwiększone tempo zakłóca delikatną równowagę między polem magnetycznym gwiazdy a wewnętrzną krawędzią dysku, prowadząc do zbliżania się materiału i ostatecznie dotykania powierzchni gwiazdy.

Zwiększone tempo opadania i bliskość dysku akrecyjnego do obiektu sprawiają, że FU Ori jest znacznie jaśniejsza niż typowe gwiazdy typu T Tauri. Zdaniem astronomów, podczas wybuchu, sama gwiazda jest przyćmiona przez dysk, a jej materiał orbituje szybciej, zbliżając się do niej, znacznie szybciej niż tempo rotacji powierzchni gwiazdy. Oznacza to, że powinien istnieć obszar, w którym dysk uderza w gwiazdę, a materiał zwalnia i znacznie się nagrzewa.

„Dane z Hubble’a wskazują na znacznie gorętszy obszar uderzenia niż przewidywały wcześniejsze modele. W FU Ori temperatura wynosi około 15 800 stopni Celsjusza (prawie trzy razy więcej niż temperatura powierzchni naszego Słońca). Ta wysoka temperatura jest prawie dwukrotnie wyższa niż obliczona przez wcześniejsze modele. To wyzwanie i zachęta do zastanowienia się, jak można wyjaśnić taki skok temperatury” – tłumaczy Adolfo Carvalho z California Institute of Technology.

.Aby wyjaśnić znaczącą różnicę w temperaturze między wcześniejszymi modelami a ostatnimi obserwacjami Hubble’a, naukowcy zaproponowali zmienioną interpretację geometrii w wewnętrznym obszarze FU Orionis – materiał dysku akrecyjnego zbliża się do gwiazdy, a gdy dotrze do jej powierzchni, powstaje gorący wstrząs, który emituje dużą ilość światła ultrafioletowego.

Oprac. EG