VY CANIS MAJORIS: OPDAGELSE, KARAKTERISTIKA, STRUKTUR, DANNELSE OG EVOLUTION - ARTE - 2025

VY Canis Majoris er en stjerne i stjernebilledet Canis Majoris eller Can Mayor, hvor Sirius også findes. VY Canis Majoris er omkring 4.900 lysår fjernt fra Jorden og er synlig med kikkert og teleskoper, der viser en markant rød farve.

De første observationer af VY Canis Majoris (VY CMa) stammer fra det tidlige 19. århundrede. De skyldes den franske astronom Joseph DeLalande i 1801, som klassificerede den som en stjerne i størrelse 7.

Figur 1. VY Canis Majoris i stjernebilledet Orion er en stjerne med en radius tusinder af gange større end Solens, den er omgivet af en tåge bestående af materiale, som stjernen selv kontinuerligt kaster. Kilde: Wikimedia Commons. Judy Schmidt.

Med forbedringer i teleskopdesign indså astronomer i det tidlige 20. århundrede hurtigt, hvor unik VY CMa er, takket være sin varierende lysstyrke og indhyllet i en kompleks tåge, fuld af klumper og kondensationer.

Af denne grund troede man i nogen tid, at det snarere var et stjernesystem. Denne idé er i øjeblikket ude af spørgsmålet, selvom nogle astronomer hævder, at der er mindst en ledsager.

Observationer viser, at VY CMa er ekstremt lysende og af enestående størrelse, tusinder af gange større end Solen. I en sådan grad, at hvis den indtager sin plads, ville stjernen strække sig så langt som Saturns bane.

VY CMa befinder sig bestemt i et meget ustabilt stadium, der går forud for slutningen af ​​sit liv, fordi stjernen hurtigt kaster sine ydre lag og kaster dem ud i rummet, hvor de spreder sig ud som en tåge omkring den.

Derfor udelukker astronomer muligheden for, at VY CMa vil gennemgå et supernovaudbrud på kort tid.

egenskaber

Astronomer er meget interesseret i at studere en stjerne, der er så unik som VY CMa, fordi dens oplysninger er afgørende i studiet af stjernestatusudvikling.

VY CMa er kendetegnet ved at være blandt stjernerne med den største radius og er også den mest lysende. Det er også blandt de mest massive af de røde supergiante stjerner, stjerner, der allerede har rejst langt i deres stellar liv.

VY CMa er også fascinerende, fordi dens dage forventes at ende pludselig i en stor supernova-eksplosion. Lad os se på nogle af de mere interessante detaljer:

Beliggenhed

VY CMa er synlig fra Jorden i stjernebilledet Canis Major, tæt på Sirius og stjernebilledet Orion. Det er mellem 3.900 og 4.900 lysår fra Jorden.

Det er ikke let at præcist bestemme afstanden, for det første fordi stjernen ikke er tæt på, og for det andet fordi den konstant spyrer materiale. Derfor er den indhyllet i en tåge (se figur 1), der gør det vanskeligt at se stjernens atmosfære og gør det vanskeligt at foretage nøjagtige skøn.

Figur 2. Konstellationen Can Major og VY CMa cirkelede i rødt nær NGC 2362, en åben klynge fyldt med unge stjerner og stjerner i dannelse. Kilde: Wikimedia Commons. Canis_major_constellation_map.png: Torsten Bronger.derivativt arbejde: Kxx.

variabilitet

I 1931 var det allerede en kendsgerning, at VY CMa oplevede bemærkelsesværdige variationer i dens lysstyrke, således at den blev beskrevet som en variabel stjerne i lang periode.

Selvom det er meget lyst, varierer dets absolutte styrke mellem -9,5 og -11,5. Sammenlign Sirius, som har en styrke på -1,6, og Solen, den lyseste genstand set fra Jorden, ved -26,7.

For at identificere variable stjerner tildeler astronomer dem et navn bestående af en eller et par store bogstaver, efterfulgt af navnet på stjernebilledet, hvor de findes.

Den første opdagede variabel tildeles bogstavet R, den næste S, og så videre. Når bogstaverne er færdige, begynder en sekvens med RR, RS og så videre, så VY CMa er nummer 43 blandt de variable stjerner i Can Major.

Og hvorfor oplever VY CMa eller andre stjerner ændringer i deres lysstyrke? Det kan skyldes, at stjernen ændrer lysstyrken på grund af sammentrækninger og udvidelser. En anden grund kan være tilstedeværelsen af ​​et andet objekt, der midlertidigt formørger det.

Radio

Nogle astronomer estimerer VY CMas radius til op til 3.000 gange Solens radius. Andre mere konservative skøn peger på en størrelse på 600 solradiier, selvom de nyeste målinger placerer den på 1.420 solradiier.

Det faktum, at VY CMa er indhyllet i en tåge stof, der udsættes af den samme stjerne, er ansvarlig for stjernens variable radius. Et tal, der indtil nu stadig er til behandling.

I en tid var VY CMa den største kendte stjerne. I dag er det overgået af UY Scuti (1708 solradiier) i stjernebilledet og af Westerlund 1-26 (2544 solradier ifølge nogle, 1500 ifølge andre) i stjernebilledet Ara.

Masse

Ikke nødvendigvis fordi det er en stor stjerne, det er den mest massive stjerne af alle. Fra temperaturen og størrelsen (bolometrisk) estimeres det, at den aktuelle masse af VY CMa er 17 ± 8 solmasser (solens masse er 1,989 × 10 ^ 30 kg).

VY CMa mister masse med en hastighed på 6 × 10 ^ −4 solmasser hvert år, og tæller ikke med voldelige masseudsprøjtninger, der ofte forekommer. På denne måde dannes den tåge, der omgiver stjernen.

Temperatur og lysstyrke

Temperaturen på VY Canis Majoris anslås til 4000 K og en lysstyrke mellem 200.000 og 560.000 gange solen. Lysstyrken svarer til den magt (energi pr. Enhedstid), der udsendes af stjernen i rummet.

Solens lysstyrke bruges som reference og enhed til at måle astronomiske objekts magt. Én (1) sollys er lig med 3.828 × 10 ^ 26 watt.

Temperaturen og lysstyrken for VY Canis Majoris placerer den i den overordnede region i HR-stjerneklassificeringsdiagrammet.

Figur 3. HR-diagram over stjernerne. Røde supergiganter og hypergiganter som VY Canis Majoris er øverst til højre. Kilde: Wikimedia Commons.

HR- eller Hertzsprung-Russell-diagrammet er en graf over stjernernes lysstyrke som en funktion af deres temperatur. Stjernens placering i dette diagram angiver dens evolutionære tilstand og afhænger af dens oprindelige masse.

Stjernerne, der forbruger brint for at danne helium i deres kerne, er de, der er i hovedsekvensen (hovedsekvens), diagonalen i diagrammet. Vores sol er der, mens Proxima Centauri er nederst til højre, fordi den er koldere og mindre.

I stedet forlod Betelgeuse, Antares og VY CMa hovedsekvensen, fordi de allerede er tør for brint. De vandrede derefter mod den evolutionære linje af de røde supergiante og hypergiante stjerner, øverst til højre på diagrammet.

Over tid (astronomiske, naturligvis), bliver stjerner som Solen hvide dværge, der bevæger sig ned langs HR-diagrammet. Og røde supergiganter slutter deres dage som supernovaer.

Struktur

Stjerner er stort set enorme kugler af gas, der består af brint og helium for det meste ledsaget af spor af de andre kendte elementer.

Strukturen af ​​stjerner er mere eller mindre den samme for alle: en kerne, hvor fusionsreaktioner forekommer, et mellemlag, der kaldes mantelen eller kuverten, og det ydre lag eller den stjernede atmosfære. Over tid ændres tykkelsen og egenskaberne for disse lag.

Der er to kræfter, der holder stjernen sammenhængende: På den ene side den tyngdekraftsattraktion, der har en tendens til at komprimere den, og på den anden side det tryk, der genereres fra kernen ved fusionsreaktioner, som udvider det.

Figur 4. En stjerne er i hydrostatisk ligevægt, når tyngdekraften, der har tendens til at komprimere den, er afbalanceret af det fusionstryk, der udvider den. Kilde: F. Zapata.

Når der opstår en ubalance, såsom brintudtømning, hersker tyngdekraften, og stjernens kerne begynder at kollapse, hvilket genererer store mængder varme.

Denne varme overføres til de tilstødende lag og giver anledning til nye fusionsreaktioner, der midlertidigt gendanner balance i stjernen. Men i processen udvides de yderste lag voldsomt, og stjernen svulmer op og bliver til en rød gigant.

Og hvis stjernens oprindelige masse var større end 8 solmasser, bliver den en supergiant eller en hypergiant, ligesom VY Canis Majoris.

Hypergiante stjerner er sjældne i universet, medmindre vi ved om det. Der er blå, hvid, gul, rød… Forskellen i farve skyldes temperatur, de blå er varmere og de røde er koldere.

Når stjerner nærmer sig slutningen af ​​deres evolution, får de en løglagsstruktur, for når du forbrænder tungere elementer, forbrændes et yderste lag af det mindre tætte element før det bliver set, som det ses på figuren.

Derfor er der i VY Canis Majoris påvist kemiske forbindelser af den mest forskellige natur.

Figur 5. "Onions" lagdelte struktur af en stjerne i dens sidste udviklingstrin. Kilde: European Southern Observatory.

Dannelse og evolution

Som alle stjerner må VY Canis Majoris have dannet sig takket være tyngdekraften, der sørger for at komprimere gassen og det kosmiske støv til en enorm sky.

Når det sker, stiger temperaturen, indtil stjernens atomreaktor starter. Derefter opstår den hydrostatiske ligevægt mellem de kræfter, der er nævnt ovenfor: den komprimerende tyngdekraft og trykket fra kernen ønsker at udvide stjernen.

På dette tidspunkt og altid i henhold til dens masse, er stjernen placeret i hovedsekvensen. For VY Canis Majoris skulle det have været til venstre for diagrammet, i regionen med de blå kæmpe stjerner, men når brintet var opbrugt, gik det videre til hypergiganternes evolutionære linje.

Sådanne massive stjerner slutter ofte deres dage i en supernovaeksplosion, som vi har sagt. Men de kan også opleve massetab og blive en blå kæmpe, i det mindste i en kort periode, og afslutte deres dage som en neutronstjerne eller sort hul.

Sammenligning med solen

Følgende billede viser en sammenligning mellem størrelserne på VY Canis Majoris og Solen. Ikke kun adskiller de sig i størrelse, masse og temperatur, men de evolutionære linjer for begge er meget forskellige.

Figur 6. Sammenlignende størrelse mellem Solen, inklusive Jordens bane (i rektanglet) og VY Canis Majoris. Kilde: Wikimedia Commons.

Solen vil til sidst bryde ud af hovedsekvensen og blive en rød gigant, der spreder sig i størrelse over Jorden. Men der er stadig en lang vej at gå, da Solen næsten ikke er halvdelen af ​​sin levetid som en stabil stjerne. Det har eksisteret i omkring 4.603 milliarder år.

Den har stadig så mange tilbage, men efter sin masse vil solen ende sine dage som en hvid dværg, mens VY Canis Majoris muligvis vil gøre det på en meget mere spektakulær måde.

Referencer

1. American Association of variable Star Observers. VY Canis Majoris. Gendannet fra: aavso.org.
2. Carroll, B. En introduktion til moderne astrofysik. 2nd. Edition. Pearson.
3. Martínez, D. Den stjerneudvikling. Vaeliada. Gendannet fra: Google Bøger.
4. Paolantonio, S. Den bemærkelsesværdige variable stjerne VY Canis Majoris. Gendannet fra: historiadelaastronomia.files.wordpress.com.
5. Rebusco, P. Fusion i universet: hvor dit smykke kommer fra. Gendannet fra: scienceinschool.org.
6. Wikipedia. Rød supergiant. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. VY Canis Majoris. Gendannet fra: en.wikipedia.org.