Eta Carinae – hypergigant, Homunculus-nebulosan och framtida supernova
Upptäck Eta Carinae — en extrem hypergigant i Homunculus-nebulosan: dess våldsamma utbrott, massförlust och vad som väntar när den till slut exploderar som supernova.
Eta Carinae (η Carinae eller η Car) är en superljusstark hypergigantstjärna i stjärnbilden Carina, cirka 7 500–8 000 ljusår från solen. Den är ett av de mest massiva och ljusstarka stjärnsystemen i vår galax och sticker ut både genom sin extrema massa och genom den omgivande nebulosan som bildades vid stjärnans våldsamma utbrott under 1800‑talet.
Stjärnsystemet
Systemet innehåller minst två stjärnor. Den primära komponenten är en lysande blå variabel (LBV) som ursprungligen uppskattas ha haft omkring 150 solmassor. Genom kraftiga massutkastningar, i synnerhet den så kallade "Great Eruption" omkring 1837–1858, har den förlorat stora mängder massa—minst cirka 10–30 solmassor bara under den händelsen, och vidare kontinuerligt genom kraftiga vindar. Dagens uppskattningar placerar den primära stjärnans nuvarande massa i storleksordningen några tiotals till hundra solmassor beroende på modell.
Den följande stjärnan är en varm superjätte med uppskattad massa omkring 30 solmassor, ofta tolkad som en kraftig O‑stjärna eller en tidig Wolf–Rayet‑typ. De två stjärnorna kretsar kring varandra i en mycket excentrisk bana med en omloppstid på ungefär 5,5 år (ca 2023 dagar). Vid periastron uppstår starka interaktioner mellan deras kraftiga stjärnvindar, vilket ger upphov till kraftiga variationer i röntgen‑ och optisk strålning.
Homunculus‑nebulosan och Carina‑regionen
Eta Carinae-systemet ligger i Homunculus‑nebulosan, en tät, dumbell‑ eller bipolärt formad gas‑ och stoftstruktur som bildades huvudsakligen under den stora eruptionen på 1840‑talet. Homunculus är en del av den mycket större Carina‑nebulosan och tillsammans utgör de en av Vintergatans mest aktiva stjärnbildningsmiljöer.
- Form och utkastning: Homunculus består av två stora lobar (dumbellform) riktade i motsatta riktningar, samt ett tjockt ekvatoriellt "skirt" med stoft och gas.
- Hastighet och massa: Materialet i lobarna expanderar med hundratals km/s (typiskt några hundra till ~650 km/s) och den totala massan som kastats ut under Great Eruption uppskattas till flera till ett par tiotal solmassor.
- Emission: Nebulosan strålar starkt i infrarött (på grund av uppvärmt stoft), synligt ljus och röntgen (särskilt från kolliderande vindar mellan stjärnorna). Fermi och andra instrument har även registrerat högenergetisk gammastrålning.
På grund av den ljusstarka nebulosan och stoftet är det i praktiken omöjligt att se den följeslagande stjärnan direkt i optiskt ljus, men detaljerade observationer med bland annat Hubble, Chandra, ALMA och andra teleskop har gett en mycket bra bild av systemets struktur och dynamik.
Observationer och historik
Eta Carinae är välkänd för sin dramatiska historik: under 1830–1850‑talen genomgick stjärnan en enorm eruption (Great Eruption) och blev kortvarigt den näst ljusstarkaste stjärnan på himlen (ljusare än Vega vid sin topp). Den här händelsen bildade Homunculus‑nebulosan som vi ser i dag. Systemet visar också regelbundna spektroskopiska och fotometriska variationer kopplade till den 5,5‑åriga banperioden och periastronpassager, då kolliderande vindar och förändrade joniseringsförhållanden ger kraftiga utslag i flera våglängdsområden.
Moderna instrument har kartlagt detaljer som bipolaritet i utsläppet, komplexa gasstrukturer nära ekvatorn och förändringar i stofttemperaturen. Röntgenstrålningen varierar kraftigt kring periastron, och periodiciteten har varit en viktig nyckel för att förstå den binära naturen.
Framtida utveckling och supernova
På grund av sin extrema massa och avancerade evolutionsstadium förväntas Eta Carinae så småningom explodera som en supernova—möjligen som en mycket ljusstark supernova eller hypernova. Exakt vilken typ av explosion som kommer att inträffa är osäkert och beror på detaljfrågor som kärnans massa, rotationshastighet och kemiska sammansättning. Diskussioner har inkluderat allt från en typ IIn‑supernova (karaktäristisk för kraftig interaktion med tät omgivande gas) till mer exotiska scenarier.
För jorden innebär en framtida explosion av Eta Carinae knappast någon fara: på ungefär 7 500–8 000 ljusårs avstånd är den för avlägsen för att orsaka skadliga strålningsnivåer på marken. Endast i mycket nära avstånd (några tiotals ljusår) skulle en supernova vara farlig. Möjligheten att en riktad gammastråle (GRB) skulle träffa jorden är ytterst osannolik.
Sammanfattning
- Avstånd: cirka 7 500–8 000 ljusår.
- System: minst två stjärnor, en massiv LBV och en ~30 solmassors varm följeslagare.
- Homunculus: bipolär nebulosa bildad vid 1800‑talets "Great Eruption", med flera solmassor i utkastat material.
- Omloppstid: cirka 5,5 år, med kraftiga interaktioner vid periastron.
- Framtid: förväntas bli supernova i astronomiska tidsperspektiv, men utgör ingen praktisk risk för jorden.
Eta Carinae fortsätter vara ett av de mest studerade objekten i Vintergatan tack vare sin extrema fysik och det relativt nära avståndet, vilket ger oss en unik möjlighet att följa massiv stjärnutveckling i realtid.
Eta Carinae har en superstjärna i sitt centrum, vilket syns på den här bilden från Chandra. Den nya röntgenobservationen visar tre tydliga strukturer: en yttre, hästskoformad ring med en diameter på cirka 2 ljusår, en het inre kärna med en diameter på cirka 3 ljusmånader och en het central källa med en diameter på mindre än 1 ljusmånad som kan innehålla den superstjärna som är ansvarig för Homunculusnebulosan. Den yttre ringen ger bevis för en annan stor explosion som inträffade för över 1 000 år sedan. Foto: Chandra Science Center och NASA
Bild från Hubble Space Telescope som visar Eta Carinae och den bipolära Homunculus-nebulosan som omger stjärnan. Homunculus bildades i ett utbrott av Eta Carinae, vars ljus nådde jorden 1843. Eta Carinae själv framträder som en vit fläck nära bildens mitt, där de två lobbarna i Homunculus rör vid varandra.
En bild av Carinanebulosan tagen av European Southern Observatory's Very Large Telescope (ultrahög bild tillgänglig genom att klicka).
Historia
Eta Carinae registrerades först som en stjärna med fjärde magnitud. Den blev ljusare mellan 1837 och 1856 under en händelse som kallas "det stora utbrottet". Eta Carinae blev den näst ljusaste stjärnan på himlen mellan den 11 och 14 mars 1843 innan den försvann långt under synligheten för blotta ögat.
Den har blivit ljusare sedan omkring 1940 och nådde en topp över magnitud 4,5 år 2014. Eta Carinae är cirkumpolär söder om latitud 30°S, så den syns aldrig norr om latitud 30°N.
System och egenskaper
Detta stjärnsystem är för närvarande ett av de mest massiva som kan studeras i detalj. Fram till nyligen trodde man att Eta Carinae var den mest massiva enskilda stjärnan, men 2005 visade det sig att det var ett binärt system. Den mest massiva stjärnan i Eta Carinaes multipelstjärnsystem har förmodligen mer än 100 gånger solens massa. Det finns andra massiva stjärnor som är kända för att vara mer ljusstarka och mer massiva.
Stjärnor som Eta Carinae producerar över en miljon gånger mer ljus än solen. De är ganska sällsynta - endast några dussin finns i en galax av Vintergatans storlek. Man antar att de ligger nära eller över Eddingtongränsen. Det innebär att det yttre trycket från deras strålning nästan är tillräckligt starkt för att motverka gravitationen. Stjärnor över 120 solmassor överskrider Eddingtongränsen, och deras gravitation är knappt tillräckligt stark för att hålla kvar deras strålning och gas.
Eta Carinaes främsta betydelse för astrofysiken är dess jätteutbrott, som observerades runt 1843. På några år producerade Eta Carinae nästan lika mycket synligt ljus som en supernovaexplosion, men den överlevde. Den var en "supernovaimpostor" eller "misslyckad supernova". Eta Carinaes jätteutbrott var prototypen för detta fenomen.
En anmärkningsvärd aspekt av Eta Carinae är dess växlande ljusstyrka. Den klassificeras för närvarande som en dubbelstjärna med en lysande blå variabel (LBV) på grund av att den har ett märkligt mönster av ljusare och svagare ljusförhållanden.
Den joniserande strålning som sänds ut av den sekundära stjärnan i Eta Carinae är den viktigaste strålningskällan i systemet. Mycket av denna strålning absorberas av den primära stjärnvinden.
Relaterade sidor
- S Doradus
Frågor och svar
Fråga: Vad är Eta Carinae?
S: Eta Carinae är ett superljusa hypergigantiska stjärnsystem som ligger i stjärnbilden Carina, cirka 7 500 till 8 000 ljusår från solen.
F: Innehåller Eta Carinae mer än en stjärna?
S: Ja, Eta Carinae innehåller minst två stjärnor, varav den primära är en lysande blå variabel (LBV) och en varm superjätte stjärna i omloppsbana runt den.
F: Vilken massa har primärstjärnan i Eta Carinae?
S: Primärstjärnan i Eta Carinae hade ursprungligen cirka 150 solmassor, varav den har förlorat minst 30.
Fråga: Vad är Homunculusnebulosan?
S: Homunculusnebulosan är en tjock röd nebulosa som omger Eta Carinae och som bildats av två stjärnor. Den är också en del av den mycket större Carina-nebulosan.
F: Är kompanjonstjärnan i Eta Carinae synlig i optiska teleskop?
Svar: Nej, den enorma tjocka röda nebulosan som omger Eta Carinae gör det omöjligt att se följeslagaren optiskt.
F: Hur ljusstarka är Eta Carinae och Homunculusnebulosan?
S: Eta Carinae och Homunculusnebulosan har en sammanlagd ljusstyrka på över fem miljoner gånger solens ljusstyrka.
F: Förväntar man sig att Eta Carinae kommer att explodera som en supernova i framtiden?
S: Ja, på grund av sin massa och sitt livsskede förväntas Eta Carinae explodera som en supernova i framtiden.
Sök