Jetstråle visar hur stjärnor gör livets sista omvandling

I slutet av sina liv omvandlas stjärnor som solen till rymdens allra vackraste lik: märkligt symmetriska gasmoln i något som kallas för planetariska nebulosor. Hur dessa bildas har länge varit svårt för forskare att förklara.

Chalmersforskare har nu, tillsammans med kolleger från Tyskland och Australien, upptäckt något som avslöjar hur nebulosorna kan skapas: en jetstråle från den döende stjärnan.
Med hjälp av CSIRO:s Australia Telescope Compact Array, en uppställning av sex 22-metersantenner i New South Wales, Australien, studerade de en stjärna som befinner sig i slutet av sitt liv. Stjärnan, som går under katalognamnet IRAS 15445-5449, är på väg att omvandlas till en planetarisk nebulosa. Den ligger 230 000 ljusår bort i den sydliga stjärnbilden Södra triangeln.

Andrés Pérez Sánchez, doktorand i astronomi vid Bonnuniversitetet, har lett studien.
– I våra mätningar hittade vi tydliga tecken på en smal och mycket energisk jetstråle av en typ som aldrig tidigare setts hos en gammal, solliknande stjärna, säger han.

Det är styrkan hos radiostrålningen från stjärnan, sett i olika frekvenser, som kännetecknar en jetstråle. Radiovågorna bär signaturen av mycket energiska partiklar, som tack vare starka magnetfält accelererats till hastigheter som närmar sig ljusets hastighet.
Liknande fenomen har setts hos många andra astronomiska objekt, från nyfödda stjärnor till supertunga svarta hål.

Wouter Vlemmings, astronom på Onsala rymdobservatorium vid Chalmers, är medlem i teamet.

– Det vi ser är en kraftfull stråle av partiklar som snurrar fram längs ett starkt magnetfält. Strålens lyskraft tyder på att den håller på att skapa en symmetrisk nebulosa omkring stjärnan, säger han.

Stjärnan genomgår just nu en kort men dramatisk tid i sitt liv, tror forskarna.
– Radiosignalen från strålen varierar på ett sätt som tyder på att den bara kommer att vara i ett par decennier. Under bara ett par hundra år bestämmer strålen hur nebulosan kommer se ut när den till slut lyses upp av stjärnan i mitten, säger Jessica Chapman, astronom vid CSIRO i Sydney, Australien, som också ingår i teamet.

Kommer även solen att utveckla en jetstråle när den dör? Forskarna vet ännu inte tillräckligt för att kunna ge ett svar.

– Stjärnan kanske har en okänd följeslagare, en annan stjärna eller stor planet, som hjälper till att skapa jetstrålen. Med andra toppmoderna teleskop såsom Alma, och med framtida anläggningar som Square Kilometre Array (SKA), kommer vi att kunna avgöra vilka stjärnor som skapar jetstrålar, och hur de gör det, säger Andrés Pérez Sánchez.

Bildtext: Två äldre objekt visar hur IRAS 15445-5449 (t v) kan utvecklas i framtiden: Calabash-nebulosan (en så kallad protoplanetarisk nebulosa) och M 2-9 (en ung planetarisk nebulosa). Det vita strecket är 0,5 ljusår långt.
Bilder: E. Lagadec/ESO/A. Pérez Sánchez; NASA/ESA & Valentin Bujarrabal; B. Balick, V. Icke, G. Mellema och NASA/ESA

FAKTA
Om planetariska nebulosor
Planetariska nebulosor kallas så därför att de ibland kan påminna om planeter när man observerar dem i mindre teleskop. De består av gas som kastas ut från sol-liknande stjärnor under slutet av deras liv, och som lyser tack vare strålningen från stjärnans lilla men mycket heta kvarvarande kärna. Solen kommer att bli en röd jätte om ett par miljarder år. Det är dock inte klarlagt om den kommer att bilda en planetarisk nebulosa.

Om forskningen
Forskningsresultatet publiceras i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i artikeln A synchrotron jet from a post-asymptotic giant branch star
Teamet består av Andrés Pérez Sánchez (Bonnuniversitetet, Tyskland), Wouter Vlemmings (Onsala rymdobservatorium vid Chalmers), Daniel Tafoya (Onsala rymdobservatorium vid Chalmers och Universidad Nacional Autónoma de México, Morelia, Mexiko) samt Jessica Chapman (CSIRO, Australien).

Om teleskopet
CSIRO:s Australia Telescope Compact Array (ATCA) är en grupp av sex parabolantenner som arbetar tillsammans som ett teleskop för att fånga upp radiostrålning från rymden. Teleskopet, som ligger utanför Narrabri i New South Wales, Australien, är ett av de mest avancerade teleskopen i sitt slag. ATCA drivs av Australiens vetenskapsråd CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation).