Två svenskledda forskarteam har med hjälp av teleskopet ALMA i Chile lyckats fånga två stjärnor i deras praktfullaste ögonblick. Den ena skjuter ut högenergetiska strålar som bildar lober av lysande gas, den andra har svept in en annan stjärna i sin atmosfär. Båda resulterar i det fantastiska skådespel som vi kallar planetarisk nebulosa.

Stjärnan W43A med jetstrålarna som lyser upp lober av bland annat vattenmolekyler. Bilden är en konstnärlig tolkning baserad på ALMA observationerna. Bildkälla: NAOJ

Stjärnan W43A i Örnens stjärnbild är en så kallad vit dvärg, slutstadiet för stjärnor som är lika vår egen sol. När solliknande stjärnor blir gamla sväller de upp till röda jättar och det yttre gaslagret blir så pass svagt bundet att det kan kastas iväg. Strålningen från den kvarvarande stjärnan, den vita dvärgen, lyser upp den omkringliggande gasen, vilket skapar spektakulära former.

Den vita dvärgen W43A har astronomen Daniel Tafoya vid Chalmers tekniska högskola, och hans forskarteam, kikat närmre på. Det visar sig att de haft tur! Runt W43A finns ljuspunkter av så kallad maserstrålning, vilket är laserstrålning, fast i långa våglängder. Maserljuset kommer just från vattenmolekyler, och därför kallar forskarna W43A och liknande objekt ”vattenfontäner”. 

– Maserstrålning är en bra indikator på att jetstrålar finns, men hela jetstrålen kan inte kartläggas med hjälp av masern. Därför behöver vi ALMA, förklarar Daniel Tafoya för Populär Astronomi.

Stjärnan skjuter nämligen ut två högenergetiska jetstrålar åt vardera håll i en rykande hastighet av 175 kilometer per sekund. Dessa strålar kolliderar med gasen i omgivningen och skapar både maserstrålning och den vackra planetariska nebulosa.

– Processen vara bara i ungefär 100 år och är ett väldigt kortlivat fenomen. Det är därför vi bara hittat 15 sådana här i hela Vintergatan, berättar Daniel Tafoya.

Observationerna av stjärnan W43A i olika våglängder. I blått ses jetstrålarna som skickas ut från stjärnan i mitten. Materia med lägre hastighet syns i grönt, och i orange syns stoftet som dras med av strålarna. Bildkälla: ALMA (ESO/NAOJ / NRAO), Tafoya m. fl. 2020.
Helixnebulosan som hittas i Vattumannen. Den har en mer sfärisk form än den kring W43A och kallas ibland ”Eye of God” (Guds öga). Den är en av de mest närliggande planetariska nebulosorna, 700 ljusår från oss. Bildkälla: NASA, ESA, C.R. O’Dell (Vanderbilt University), and M. Meixner, P. McCullough, and G. Bacon ( Space Telescope Science Institute).

Formen hos planetariska nebulosor, kan variera mycket, från nästintill perfekta sfärer, runda former som Helixnebulosan, och timglasliknande strukturer, som W43A. Jetstrålarna hos W43A drar med sig det omkringliggande stoftet, vilket kan vara förklaringen till den planetariska nebulosans spännande utseende.

Ett annat stjärnsystem är HD 101584 i Kentaurens stjärnbild. Detta har ett team lett av Chalmersastronomen Hans Olofsson observerat med hjälp av ALMA. I teamet ingår förresten även Daniel Tafoya. Det som vid första anblicken ser ut som en ensam ljusstark stjärna visar sig nämligen vara en dragkamp mellan två stjärnor.

Här finns, tror forskarna, en större stjärna som svällt sig så pass stor under sin tid som röd jätte att den slukat en mindre stjärna. Men ingen faktisk kollision av de båda stjärnornas mittpartier har skett!

– Som vi tolkar det så är all det material vi nu detekterar utkastat som en effekt av interaktionen, berättar Hans Olofsson.

Stjärnornas växelverkan har alltså resulterat i att den större stjärnan kastat iväg sin yttre gasatmosfär, som i sin tur lyses upp av jetstrålar. Den upplysta materian ses i grönt i bilden nedan.

Stjärnsystemet HD 101584 och dess spektakulära nebulosa. Färgerna visar hastigheten hos gasen, där blått rör sig snabbt emot oss och rött snabbt ifrån oss. Den gröna sfären är gas närmst stjärnparet, den som forskarna tror skicksts ut från den röda jätten. Bildkälla: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Olofsson m. fl. 2020.​
ALMA: teleskopet i Chile som möjliggjorde dessa observationer. Bildkälla: ESO/C.Malin

Tack vare ALMA lyckas man se förbi det gas och stoft som döljer stjärnorna. Men man kan med dagens teleskop inte upplösa de två individuella stjärnorna i HD 101548.  Detta är dock något som man förväntas kunna göra med det kommande (ELT) Extremely Large Telescope.

Upptäckterna har publicerats i tidskrifterna Astrophysical Journal Letters respektive Astronomy & Astrophysics.