במשך יותר מ -400 שנה, אסטרונומים מקצועיים וחובבים כאחד התעניינו במיוחד בהתבוננות בכוכבי מירה, מעמד של ענקים אדומים משתנים המפורסמים בגלל פעימות שנמשכות 80-1,000 יום וגורמים להבהירותם לכאורה להשתנות לפי גורם של עשר פעמים. או יותר במהלך מחזור.
צוות בינלאומי של אסטרונומים בהובלתו של גיא פרין מהמצפה הכוכב בפריס / LESIA (מודון, צרפת) וסטיבן רידגוויי מהמצפה הלאומי לאסטרונומיה אופטית (טוסון, אריזונה, ארה"ב), השתמשו בטכניקות אינטרפרומטריות כדי לצפות בסביבות קרובות של חמישה כוכבי מירה, והופתעו לגלות שהכוכבים מוקפים בקליפה כמעט שקופה של אדי מים, ואולי גם חד תחמוצת הפחמן ומולקולות אחרות. מעטפת זו מעניקה לכוכבים גודל לכאורה גדול מטעה. על ידי חדירה דרך שכבה זו באמצעות האור המשולב של מספר טלסקופים, הצוות מצא כי הכוכבים של מירה הם ככל הנראה רק כמחציתם גדולים ככל שהאמינו בעבר.
תגלית זו פותרת חוסר עקביות מציקות בין תצפיות בגודל הכוכבים של מירה, לבין דגמים המתארים את הרכבם ופעימותם, שכעת ניתן לראות כי הם בדרך כלל מסכימים זה עם זה ,? רידגוויי מסביר. ? התמונה המתוקנת היא שכוכבי מירה הם אור מאוד זוהר ועם זאת נורמלי יחסית של ענף הענק האסימפטוטי, אך יש להם פעימה מהדהדת המניעה את השונות הגדולה שלהם.?
כוכבי מירה מעניינים במיוחד מכיוון שהם דומים בגודלם לשמש והם עוברים שלב מאוחר של אותו מסלול אבולוציוני שכל הכוכבים ההמוניים החד-שמש, כולל השמש, יחוו. לכן הכוכבים הללו ממחישים את גורל השמש שלנו בעוד חמישה מיליארד שנה מהיום. אם כוכב כזה, כולל הקליפה הסובבת אותו, היה ממוקם בעמדת השמש במערכת השמש שלנו, הקליפה האדי שלו הייתה משתרעת מעבר למסלול של מאדים.
אף על פי שהם באמת גדולים מאוד בקוטר (עד כמה מאות רדידי שמש), כוכבי ענק אדומים דומים לנקודות עיניים אנושיות ללא עזרה על פני כדור הארץ, ואפילו הטלסקופים הגדולים ביותר לא מצליחים להבחין במשטחים שלהם. ניתן להתגבר על אתגר זה על ידי שילוב של אותות מטלסקופים נפרדים בטכניקה המכונה אינטרפרומטריה אסטרונומית המאפשרת ללמוד פרטים קטנים מאוד בסביבתם הקרובה של כוכבי מירה. בסופו של דבר, ניתן לשחזר תמונות של הכוכבים הנצפים.
כוכבי מירה נקראים על שם האובייקט הראשון הידוע שכזה, מירה (או Omicron Ceti). הסבר אפשרי אחד לשונות המשמעותית שלהם הוא שכמויות גדולות של חומר, כולל אבק ומולקולות, מופקות במהלך כל מחזור. חומר זה חוסם חלק ניכר מקרינת הכוכבים היוצאת, עד שהחומר מדלל בהתרחבות. הסביבה הקרובה של כוכבי מירה היא אפוא מורכבת מאוד, ומאפיינים של האובייקט המרכזי קשים לצפייה.
כדי לחקור את הסביבה הקרובה של הכוכבים הללו, הצוות בראשותו של פרין ורידגווי ביצע תצפיות במערך הטלסקופ האינפרא אדום-אופטי (IOTA) של המצפה האסטרופיזי סמיתסוניאן באריזונה. IOTA הוא אינטרפרומטר כוכבים של Michelson, עם שתי זרועות היוצרות מערך בצורת L. הוא פועל עם שלושה אספנים שניתן למצוא בתחנות שונות בכל זרוע. במחקר הנוכחי נערכו תצפיות בכמה אורכי גל באמצעות מרווחי טלסקופ שונים שנעו בין 10 ל 38 מטר.
מתצפיות אלה הצליח הצוות לשחזר את הווריאציה של בהירות הכוכבים על פני השטח של כל כוכב. ניתן לאתר פרטים של עד כעשרה מיליוני-קשת. לשם השוואה, במרחק של הירח, זה יתאים לראיית תכונות בגובה 20 מטר.
התצפיות נעשו באורכי גל כמעט אינפרא אדום שהם מעניינים במיוחד לחקר אדי מים ופחמן חד חמצני. התפקיד שמילאו מולקולות אלה נחשד לפני מספר שנים על ידי הצוות ואושר באופן עצמאי על ידי תצפיות במצפה החלל האינפרא אדום. התצפיות החדשות המשתמשות ב- IOTA מדגימות בבירור שכוכבי מירה מוקפים בשכבה מולקולרית של אדי מים, ולפחות בחלק מהמקרים, בפחמן חד-חמצני. לשכבה זו יש טמפרטורה של כ -2,000 K והיא משתרעת לרדיוס כוכבי אחד מעל פוטוספרת הכוכבים, או בערך 50 אחוז מהקוטר הנצפה של כוכבי מירה במדגם.
מחקרים אינטרפרומטריים קודמים של כוכבי מירה הובילו לאומדנים של קוטר הכוכבים שהיו מוטים בגלל נוכחותה של השכבה המולקולרית, ולכן העריכו יתר על המידה. תוצאה חדשה זו מראה שכוכבי מירה גדולים בכחצי כמקודם.
התצפיות החדשות שהציג הצוות מתפרשות במסגרת מודל המגשר על הפער בין תצפיות ותיאוריה. המרחב בין פני הכוכב לשכבה המולקולרית ככל הנראה מכיל גז, כמו אטמוספרה, אך הוא שקוף יחסית באורכי הגל הנצפים. באור גלוי, השכבה המולקולרית אטומה למדי, ויוצרת רושם שמדובר במשטח, אך באינפרא אדום היא דקה וניתן לראות את הכוכב דרכה.
מודל זה הוא הראשון שאי פעם הסביר את המבנה של כוכבי מירה על מגוון רחב של אורכי גל ספקטרליים מן הנראה לעין האינפרא אדום באמצע, ועולה בקנה אחד עם המאפיינים התיאורטיים של פעימתם. עם זאת, נוכחות שכבת המולקולות הרחק מעל פני הכוכבים עדיין מעט מסתורית. השכבה גבוהה וצפופה מכדי שתתמוך אך ורק בלחץ אטמוספרי. פעימות הכוכב ממלאות כנראה תפקיד בייצור השכבה המולקולרית, אך המנגנון עדיין לא מובן.
מכיוון שכוכבי מירה מייצגים שלב אבולוציוני מאוחר של כוכבים דמויי שמש, יהיה מעניין מאוד לתאר טוב יותר את התהליכים המתרחשים בסביבתם, כבסיס על גורלו הצפוי של השמש בעתיד הרחוק. כוכבי מירה מוציאים כמויות גדולות של גז ואבק לחלל, בדרך כלל כשליש מסת כדור הארץ בשנה, ובכך מספקים למעלה מ- 75 אחוז מהמולקולות בגלקסיה. הפחמן, החנקן, החמצן ואלמנטים אחרים שמהם אנו עשויים יוצרו בעיקר בחלקם הפנימי של כוכבים כאלה (עם אלמנטים כבדים יותר המגיעים מסופרנובות), ואז מוחזרים לחלל דרך אובדן המוני זה כדי להפוך לחלק מכוכבים וכוכבי לכת חדשים. . טכניקת ההתבגרות של אינטרפרומטריה חושפת פרטים על אטמוספירת מירה, מקרבת מדענים להתבוננות ולהבנה של ייצור ופליטת מולקולות ואבק, מכיוון שכוכבים אלה מחדשים את תוכנם בסולם אסטרונומי.
העיתון? חשיפת מירה מככבת מאחורי המולקולות: אישור מודל השכבה המולקולרית עם פס אינטרפרומטריה קרוב לאינפרא אדום ,? מאת Perrin et al., יופיע בגיליון הקרוב של כתב העת Astronomy & Astrophysics.
המקור המקורי: מהדורת חדשות NOAO
