Tín dụng hình ảnh: ESO
Các nhà thiên văn học với Đài thiên văn Nam châu Âu đã phát hiện ra một ngôi sao cực kỳ phẳng Tất cả các vật thể quay trong không gian đều bị làm phẳng do sự quay của chúng; thậm chí Trái đất của chúng ta rộng hơn 21 km ở xích đạo so với cực của nó. Nhưng ngôi sao mới này, được gọi là Achernar, rộng hơn 50% ở xích đạo so với hai cực của nó. Rõ ràng là nó quay nhanh, nhưng hình dạng của nó không phù hợp với các mô hình vật lý thiên văn hiện tại. Nó sẽ bị mất khối lượng vào không gian với tốc độ mà nó đi. Thời gian cho một số mô hình mới.
Đến một xấp xỉ đầu tiên, các hành tinh và các ngôi sao đều tròn. Hãy nghĩ về Trái đất chúng ta đang sống. Hãy nghĩ về Mặt trời, ngôi sao gần nhất và nó trông như thế nào trên bầu trời.
Nhưng nếu bạn nghĩ nhiều hơn về nó, bạn nhận ra rằng điều này không hoàn toàn đúng. Do vòng quay hàng ngày của nó, Trái đất rắn bị làm phẳng một chút (đà bắt buộc) - bán kính xích đạo của nó lớn hơn khoảng 21 km (0,3%) so với cực. Các ngôi sao là những khối khí khổng lồ và một số trong số chúng được biết là quay khá nhanh, nhanh hơn nhiều so với Trái đất. Điều này rõ ràng sẽ khiến những ngôi sao như vậy trở nên phẳng. Nhưng làm thế nào phẳng?
Các quan sát gần đây với Giao thoa kế VLT (VLTI) tại Đài thiên văn Paranal ESO đã cho phép một nhóm các nhà thiên văn học [1] có được cái nhìn chi tiết nhất về hình dạng chung của một ngôi sao nóng quay nhanh, Achernar (Alpha Eridani), sáng nhất trong chòm sao nam Eridanus (Dòng sông).
Họ thấy rằng Achernar phẳng hơn nhiều so với dự kiến - bán kính xích đạo của nó lớn hơn 50% so với cực! Nói cách khác, ngôi sao này có hình dạng rất giống đồ chơi xoay tròn nổi tiếng, rất phổ biến ở trẻ nhỏ.
Mức độ làm phẳng cao được đo cho Achernar - lần đầu tiên trong vật lý thiên văn quan sát - hiện đặt ra một thách thức chưa từng có đối với vật lý thiên văn lý thuyết. Hiệu ứng không thể được sao chép bằng các mô hình phổ biến của nội thất sao trừ khi một số hiện tượng nhất định được kết hợp, ví dụ: lưu thông kinh tuyến trên bề mặt (suối bắc-nam suối) và xoay không đồng đều ở các độ sâu khác nhau bên trong ngôi sao.
Như ví dụ này cho thấy, các kỹ thuật giao thoa kế cuối cùng sẽ cung cấp thông tin rất chi tiết về hình dạng, điều kiện bề mặt và cấu trúc bên trong của các ngôi sao.
Quan sát VLTI của Achernar
Các quan sát thử nghiệm với Giao thoa kế VLT (VLTI) tại Đài quan sát Paranal tiến hành tốt [2], và các nhà thiên văn học hiện đã bắt đầu khai thác nhiều phép đo đầu tiên này cho mục đích khoa học.
Một kết quả ngoạn mục, vừa được công bố, dựa trên một loạt các quan sát về ngôi sao phía nam sáng chói Achernar (Alpha Eridani; tên này có nguồn gốc từ Hồi Al Ahir al Nahrọ = Hồi Sự kết thúc của dòng sông), được thực hiện vào giữa tháng 9 11 và 12 tháng 11 năm 2002. Hai kính thiên văn thử nghiệm siderter 40 cm phục vụ để thu được ánh sáng đầu tiên với đèn giao thoa VLT vào tháng 3 năm 2001 cũng được sử dụng cho các quan sát này. Chúng được đặt tại các vị trí được chọn trên Nền tảng quan sát VLT trên đỉnh Paranal để cung cấp cấu hình hình chữ thập hình chữ nhật với hai đường cơ sở hình chữ nhật lần lượt là 66 m và 140 m, ở 90? góc, nhận Ảnh PR 15a / 03.
Vào các khoảng thời gian đều đặn, hai kính viễn vọng nhỏ được hướng về phía Achernar và hai chùm ánh sáng được hướng đến một tiêu điểm chung trong thiết bị thử nghiệm VINCI trong Phòng thí nghiệm Giao thoa kế VLT đặt ở trung tâm. Do vòng quay Trái đất trong quá trình quan sát, có thể đo kích thước góc của ngôi sao (như nhìn thấy trên bầu trời) theo các hướng khác nhau.
Hồ sơ Achernar
Một nỗ lực đầu tiên để đo biến dạng hình học của một ngôi sao quay nhanh đã được thực hiện vào năm 1974 với Máy đo giao thoa cường độ Narrabri (Úc) trên ngôi sao sáng Altair của nhà thiên văn học người Anh Hanbury Brown. Tuy nhiên, vì những hạn chế kỹ thuật, những quan sát đó không thể quyết định giữa các mô hình khác nhau cho ngôi sao này. Gần đây, Gerard T. Van Belle và các cộng tác viên đã quan sát Altair với Giao thoa kế thử nghiệm Palomar (PTI), đo tỷ lệ trục rõ ràng của nó là 1.140? 0,029 và đặt một số ràng buộc dựa trên mối quan hệ giữa tốc độ quay và độ nghiêng của sao.
Achernar là một ngôi sao thuộc loại B nóng bỏng, có khối lượng gấp 6 lần Mặt trời. Nhiệt độ bề mặt khoảng 20.000? C và nó nằm ở khoảng cách 145 năm ánh sáng.
Cấu hình rõ ràng của Achernar (PR Photo 15b / 03), dựa trên khoảng 20.000 giao thoa VLTI (trong dải K ở bước sóng 2,2? M) với tổng thời gian tích hợp trên 20 giờ, cho thấy tỷ lệ trục cao đáng ngạc nhiên là 1,56? 0,05 [3]. Đây rõ ràng là kết quả của vòng quay nhanh Achernar.
Ý nghĩa lý thuyết của các quan sát VLTI
Kích thước góc của hồ sơ hình elip Achernar như được chỉ ra trong PR Ảnh 15b / 03 là 0,00253? 0,00006 arcsec (trục chính) và 0,00162? 0,00001 arcsec (trục nhỏ) [4], tương ứng. Ở khoảng cách chỉ định, bán kính sao tương ứng bằng 12,0? 0,4 và 7,7? Bán kính mặt trời 0,2, tương ứng 8.4 và 5,4 triệu km. Giá trị đầu tiên là thước đo bán kính xích đạo hình sao. Thứ hai là một giá trị trên cho bán kính cực - tùy thuộc vào độ nghiêng của trục cực sao Star với đường ngắm, nó có thể còn nhỏ hơn nữa.
Tỷ lệ được chỉ định giữa bán kính xích đạo và cực của Achernar tạo thành một thách thức chưa từng có đối với vật lý thiên văn lý thuyết, đặc biệt là sự mất khối lượng từ bề mặt được tăng cường bởi sự quay nhanh (hiệu ứng ly tâm) và cả sự phân bố động lượng góc trong (tốc độ quay tại độ sâu khác nhau).
Các nhà thiên văn học kết luận rằng Achernar phải quay nhanh hơn (và do đó, gần với vận tốc quan trọng hơn (khoảng cách) khoảng 300 km / giây) so với những gì các quan sát phổ cho thấy (khoảng 225 km / giây từ việc mở rộng quang phổ dòng) hoặc nó phải vi phạm vòng quay cơ thể cứng nhắc.
Việc làm phẳng được quan sát không thể được sao chép bởi mô hình Ro Roche-mô hình ngụ ý xoay chuyển thân rắn và tập trung khối lượng ở trung tâm của ngôi sao. Sự thất bại của mô hình đó càng rõ rệt hơn nếu tính đến hiệu ứng tối ưu hóa trọng lực của trọng lực - đây là sự phân bố nhiệt độ không đồng đều trên bề mặt chắc chắn có trên Achernar dưới một biến dạng hình học mạnh như vậy.
Quan điểm
Phép đo mới này cung cấp một ví dụ tốt về những gì có thể với Giao thoa kế VLT đã ở giai đoạn thực hiện này. Nó điềm lành cho các dự án nghiên cứu trong tương lai tại cơ sở này.
Với kỹ thuật giao thoa kế, các lĩnh vực nghiên cứu mới hiện đang mở ra, cuối cùng sẽ cung cấp thông tin chi tiết hơn nhiều về hình dạng, điều kiện bề mặt và cấu trúc bên trong của các ngôi sao. Và trong một tương lai không xa, nó sẽ có thể tạo ra hình ảnh giao thoa của các đĩa Achernar và các ngôi sao khác.
Nguồn gốc: ESO News Release
