Ένα από τα μεγαλύτερα και πιο γνωστά άστρα στο Σύμπαν, το WOH G64 που βρίσκεται στον γειτονικό γαλαξία, το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, μέσα σε εντυπωσιακά σύντομο χρονικό διάστημα λίγων ετών άλλαξε εντελώς.
Τα αποτελέσματα των πολυετών μετρήσεων του δρ Muñoz Sánchez και διεθνούς ερευνητικής ομάδας στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, δημοσιεύτηκαν στο έγκριτο περιοδικό «Nature Astronomy».
Η εργασία αποτελεί μέρος της διδακτορικής διατριβής του δρ Sánchez στο Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών ενώ η εκπόνηση της μελέτης χρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC) του προγράμματος Horizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ένωσης, με επιστημονικά υπεύθυνη την δρ Άλκηστις Μπονάνου.
Το WOH G64 ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 1980. Σύντομα έγινε σαφές ότι πρόκειται για ένα πολύ μεγάλης μάζας και εξαιρετικά ψυχρό άστρο, με ακτίνα που ξεπερνά κατά 1.500 φορές εκείνη του Ήλιου.
Τέτοια σπάνια αντικείμενα ονομάζονται ερυθροί υπεργίγαντες.
Τα άστρα μεγάλης μάζας έχουν σχετικά μικρή διάρκεια ζωής –μερικά μόνο εκατομμύρια χρόνια– και η φάση του ερυθρού υπεργίγαντα αποτελεί το τελικό στάδιο της εξέλιξής τους. Σύμφωνα με τη θεωρία της αστρικής εξέλιξης, τα άστρα αυτά αναμένεται σύντομα να ολοκληρώσουν τη ζωή τους είτε με έκρηξη ως υπερκαινοφανείς είτε με κατάρρευση σε μαύρες τρύπες χωρίς ορατή έκρηξη. Ωστόσο, τα τελικά αυτά στάδια δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς παρατηρησιακά.
Το WOH G64 παρακολουθείται φωτομετρικά εδώ και δεκαετίες, μεταξύ άλλων από την αρχή αυτού του αιώνα από το πολωνικό πρόγραμμα OGLE. Το άστρο παρατηρήθηκε επίσης κατά διαστήματα φασματοσκοπικά. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι στα μέσα της προηγούμενης δεκαετίας το φάσμα του είχε αλλάξει δραματικά –το WOH G64 πλέον έμοιαζε εντελώς διαφορετικό σε σχέση με πριν από 20 χρόνια. Η επιφανειακή του θερμοκρασία αυξήθηκε κατά περίπου 1.000 βαθμούς Kelvin, ενώ η προηγούμενη περιοδική μεταβλητότητα είχε εξαφανιστεί. Παράλληλα, παρατηρήθηκε σημαντική αλλαγή στο χρώμα του άστρου, συμβατή με την αύξηση της θερμοκρασίας.
Το σημείο καμπής ήρθε γύρω στο 2011, όταν η φωτεινότητα του άστρου μειώθηκε απότομα. Όταν επανήλθε στα προηγούμενα επίπεδα το 2013–2014, είχε πλέον αποκτήσει νέα «ταυτότητα».
Αντί να εκραγεί ως υπερκαινοφανής, το άστρο εξελίχθηκε από ψυχρό ερυθρό υπεργίγαντα σε ένα «συμβιωτικό» διπλό σύστημα: έναν κίτρινο υπεργίγαντα (εξακολουθεί να είναι τεράστιος, αλλά σημαντικά θερμότερος από πριν) που αλληλεπιδρά με έναν βαρυτικά δεσμευμένο συνοδό. Ο συνοδός αυτός είναι άστρο παρόμοιο με τον Ήλιο, αλλά αρκετές φορές πιο μαζικό, θερμότερο και λαμπρότερο, εκπέμποντας κυρίως γαλάζιο φως. Ο κίτρινος υπεργίγαντας έχει σχεδόν το μισό μέγεθος σε σχέση με την προηγούμενη μορφή του ως ερυθρός υπεργίγαντας. Όπως δείχνουν οι παρατηρήσεις, τα τελικά στάδια της αστρικής εξέλιξης μπορούν να ακολουθήσουν διαφορετικές διαδρομές.
Ποια θα μπορούσε να είναι η εξήγηση για μια τόσο ριζική μεταμόρφωση;
Δύο σενάρια φαίνονται πιθανά. Το πρώτο σχετίζεται με τη διπλή φύση του συστήματος. Καθώς το περίβλημα του πιο μαζικού άστρου διαστελλόταν, ο συνοδός του βυθίστηκε τελικά μέσα σε αυτό, με αποτέλεσμα το σύστημα να φαίνεται εξωτερικά ως ένας διογκωμένος ερυθρός υπεργίγαντας. Το στάδιο αυτό είναι γνωστό ως φάση κοινού περιβλήματος. Η αλληλεπίδραση πιθανότατα προκάλεσε την εκτόξευση των εξωτερικών στρωμάτων. Στις αρχές της δεκαετίας του 2010, το αρχικό διπλό σύστημα επανεμφανίστηκε –αυτή τη φορά ως ένα θερμό άστρο και ένας κίτρινος υπεργίγαντας.
Το εναλλακτικό σενάριο υποθέτει ότι ο κίτρινος υπεργίγαντας είχε εκτοξεύσει τεράστιες ποσότητες ύλης στο παρελθόν.
Το υλικό αυτό μπορεί να έκρυψε το διπλό σύστημα για πολλά χρόνια, κάνοντάς το να φαίνεται ως ερυθρός υπεργίγαντας. Στις αρχές της δεκαετίας του 2010, η ύλη διασκορπίστηκε αρκετά ώστε το WOH G64 να εμφανιστεί ξανά στην πραγματική του μορφή.
Ποιο θα είναι το μέλλον του συστήματος;
Η ακριβής εξέλιξη παραμένει αβέβαιη, αλλά το μαζικό άστρο πιθανότατα θα εκραγεί ως υπερκαινοφανής.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ο σχηματισμός μαύρης τρύπας, είτε μέσω βαρυτικής κατάρρευσης είτε μετά από συγχώνευση των δύο άστρων.
Το WOH G64 προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία να παρακολουθήσουμε σε πραγματικό χρόνο τα τελικά στάδια εξέλιξης των άστρων μεγάλης μάζας και τον καθοριστικό ρόλο που μπορεί να παίξει η ύπαρξη συνοδού. Οι συνεχείς παρατηρήσεις τα επόμενα χρόνια αναμένεται να βελτιώσουν την κατανόησή μας για την εξέλιξη των άστρων αυτών.
