Eta Carinae: A Spectacular Show From A Convulsing Massive Star

04/19/2006 07:00AM

Eta Carinae: A Spectacular Show From A Convulsing Massive Star
Although the Homunculus Nebula around the massive star Eta Carinae has been the subject of intense study for many years, it has always been reluctant to divulge its innermost secrets. However, an important chapter in the recent evolution of this unique star was revealed when Nathan Smith (University of Colorado) used the high-resolution infrared spectrograph PHOENIX on the Gemini South telescope to observe the bipolar nebula surrounding Eta Carinae.

Multi-slit spectroscopy allowed Smith to reconstruct both the geometry and the velocity structure of the expanding gas in the nebula based on the behavior of the molecular line of hydrogen H2 at 2.1218 microns and the atomic line of ionized iron [Fe II] at 1.6435 microns.

NOTE: For more images related to the text, visit the link at the bottom of this article.

Figure 1. One of the five PHOENIX spectrograph long-slit aperture positions superposed on a 2-micron HST/NICMOS image of Eta Carinae.
Analysis of the PHOENIX spectrum shows a very well-defined shell structure expanding ballistically at about 500 kilometers per second (Figure 2). A “thick,” warm inner dust shell traced by [Fe II] emission is surrounded by a cooler and denser outer shell that is traced by strong H2 emission. Even though the outer H2 skin is remarkably thin and uniform it contains about 11 solar masses of gas and dust ejected over a period of less than five years. The Gemini spectra show that the density in the outer shell may reach 107 particles per cm3.

The spatio-kinematic structure of H2 emission at the pinched waist of the nebula helps explain the unusual and complex structures seen in other high-resolution images. The current shape of the Homunculus nebula is of two well-defined polar lobes outlined by an outer massive shell of gas and dust (Figure 3). Smith states that these Gemini/PHOENIX data indicate that most of the mass lost during the Great Eruption of the mid-nineteenth century was limited to the high latitudes of the star, with almost all of the mechanical energy escaping between 45 degrees and the pole.
"The mass distribution in the nebula indicates that its shape is a direct result of an aspherical explosion from the star itself, instead of being pinched at the waist by the surrounding circumstellar material," said Smith.


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En Francais (via Google)

Eta Carinae: Une Exposition Spectaculaire D'une Étoile Massive De Convulsing.

Les nouvelles mesures à haute résolution de l'étoile massive célèbre Eta Carinae à l'aide du spectrographe infrarouge NOAO-construit de Phoenix sur l'exposition du sud de Gémeaux que le nebula bipolaire de l'étoile est le résultat d'une explosion asphérique pendant son accès de siècle de mid-19th, par opposition au nebula étant "ont pincé" par le matériel environnant. Bien que le Homunculus Nebula autour de l'étoile massive Eta Carinae ait été le sujet de l'étude intense pendant beaucoup d'années, il a toujours été peu disposé de divulguer ses secrets les plus secrets. Cependant, un chapitre important dans l'évolution récente de cette étoile unique a été indiqué quand Nathan Smith (université du Colorado) a utilisé le spectrographe infrarouge à haute résolution PHOENIX sur le télescope du sud de Gémeaux pour observer le nebula bipolaire entourer Eta Carinae. Long-fendez le spectre composé de l'apparence de Gemini/PHOENIX [ Fe II ] en hydrogène bleu et moléculaire H2 dans le rouge, simultanément. Le dispositif bleu lumineux au centre, qui semble étiré horizontalement ici, est un plus jeune et plus petit nebula bipolaire appelé le petit Homunculus. Il a été éjecté environ 50 ans après l'éruption principale qui a créé le nebula plus grand. Multi-fendez la spectroscopie (voir le schéma 1) permis Smith pour reconstruire la géométrie et la structure de vitesse du gaz d'extension dans le nebula basé sur le comportement de la ligne moléculaire de l'hydrogène H2 à 2,1218 microns et de la ligne atomique du fer ionisé [ Fe II ] à 1,6435 microns (le schéma 2). Le schéma 1. Un du spectrographe de cinq PHOENIX long-a fendu des positions d'ouverture superposées sur une image de 2-micron HST/nicmos d'Eta Carinae. L'analyse du spectre de PHOENIX montre une structure très bien définie de coquille augmentant ballistique à environ 500 kilomètres par seconde (le schéma 2). "profondément," la coquille intérieure chaude de la poussière tracée par [ Fe II ] l'émission est entourée par un refroidisseur et une coquille externe plus dense qui est tracée par l'émission H2 forte. Quoique la peau H2 externe soit remarquablement mince et uniforme elle contient les environ 11 masses solaires du gaz et de la poussière éjectés pendant moins de cinq ans. Les spectres de Gémeaux prouvent que la densité dans la coquille externe peut atteindre 107 particules par cm3. La structure spatio-cinématique de l'émission H2 à la taille pincée des aides de nebula expliquent les structures peu communes et complexes vues dans d'autres images à haute résolution. La forme courante du nebula de Homunculus est de deux lobes polaires bien définis décrits par une coquille massive externe du gaz et de la poussière (le schéma 3). Smith déclare que ces données de Gemini/PHOENIX indiquent que la majeure partie de la masse perdue pendant la grande éruption du mi-dix-neuvième siècle a été limitée aux latitudes élevées de l'étoile, avec presque toute l'énergie mécanique s'échappant entre 45 degrés et le poteau. "la distribution de masse dans le nebula indique que sa forme est un résultat direct d'une explosion asphérique de l'étoile lui-même, au lieu de l'pincement à la taille par le matériel circumstellar environnant," a dit Smith.

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Auf Deutsch (verwenden von Google)

Eta Carinae: Ein Großartiges Erscheinen Von Einem Massiven Stern Convulsing.

Neue hochauflösende Maße des berühmten massiven Sternes Eta Carinae mit dem NOAO-errichteten Phoenixinfrarotspektrograph auf Zwillingsüderscheinen, daß das zweipolige nebula des Sternes das Resultat einer aspherical Explosion während seines mid-19thjahrhundertausbruches ist, im Vergleich mit dem nebula, das "ist, klemmten" durch umgebendes Material. Obgleich das Homunculus Nebula um den massiven Stern Eta Carinae das Thema der intensiven Studie für viele Jahre gewesen ist, ist es immer widerstrebend gewesen, seine innersten Geheimnisse zu verbreiten. Jedoch wurde ein wichtiges Kapitel in der neuen Geschichte dieses einzigartigen Sternes aufgedeckt, als Nathan Smith (Universität von Kolorado) den hochauflösenden Infrarotspektrograph PHOENIX auf dem Zwillingsüdteleskop benutzte, um das zweipolige nebula zu beobachten, Eta Carinae zu umgeben. Lang-schlitzen Sie zusammengesetztes Spektrum von der Gemini-/PHOENIXvertretung [ F.E. II ] im blauen und molekularen Wasserstoff H2 im Rot, gleichzeitig auf. Die helle blaue Eigenschaft in der Mitte, die horizontal hier ausgedehnt aussieht, ist ein jüngeres und kleineres zweipoliges nebula, das das kleine Homunculus genannt wird. Sie wurde ungefähr 50 Jahre nach dem Haupteruption ausgestoßen, der das größere nebula verursachte. Multi-schlitzen Sie Spektroskopie auf (siehe Tabelle 1), die Smith, um die Geometrie und die Geschwindigkeitsstruktur des erweiterngases im nebula wieder aufzubauen erlaubt wird, das auf dem Verhalten der molekularen Linie des Wasserstoffs H2 bei 2,1218 Mikrons und der Atomlinie des ionisierten Eisens [ F.E. II ] basiert bei 1,6435 Mikrons (Tabelle 2). Tabelle 1. Ein des fünf PHOENIX Spektrographs lang-schlitzte die Blendenöffnungspositionen auf, die auf einem Bild 2-micron HST/NICMOS von Eta Carinae überlagert sind. Analyse des PHOENIXSPEKTRUMS zeigt eine sehr gut definierte Oberteilstruktur, die ballistisch an ungefähr 500 Kilometern pro Sekunde erweitert (Tabelle 2). "dick," wird das warme innere Stauboberteil, das verfolgt wird durch [ F.E. II ] Emission durch eine Kühlvorrichtung und ein dichteres Außengehäuse umgeben, das durch starke Emission H2 verfolgt wird. Obwohl die äußere Haut H2 bemerkenswert dünn ist und Uniform enthält sie ungefähr 11 Solarmassen des Gases und des Staubes, die über eine Zeitdauer von weniger als fünf Jahren ausgestoßen werden. Die Zwillingspektren zeigen, daß die Dichte im Außengehäuse 107 Partikel pro cm3 erreichen kann. Die spatio-kinematische Struktur der Emission H2 an der geklemmten Taille der nebulahilfen erklären die ungewöhnlichen und komplizierten Strukturen, die in andere hochauflösende Bilder gesehen werden. Die gegenwärtige Form des nebula Homunculus liegt bei zwei gut definierten polaren Vorsprung, die durch ein äußeres massives Oberteil des Gases und des Staubes (Tabelle 3) umrissen werden. Smith gibt an, daß diese Gemini-/PHOENIXdaten anzeigen, daß die meisten der Masse, die während des großen Eruption des mittler-19.jahrhunderts verloren war, auf die hohen Breiten des Sternes, mit fast den ganzen mechanische Energie begrenzt wurde, die zwischen 45 Grad und den Pfosten entgeht. "der Massenabsatz im nebula zeigt, daß seine Form ein direktes Resultat einer aspherical Explosion vom Stern selbst ist, anstelle von, an der Taille durch das umgebende circumstellar Material geklemmt zu werden an," sagte Smith.

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In Italiano (usando Google)

Eta Carinae: Un'Esposizione Spettacolare Da una Stella Voluminosa Di Convulsing.

Le nuove misure ad alta definizione della stella voluminosa famosa Eta Carinae per mezzo dello spettrografo infrarosso NOAO-costruito de Phoenix sull'esposizione del sud dei gemini che il nebula bipolare della stella è il risultato di un'esplosione aspherical durante il relativo scoppio di secolo di mid-19th, in contrasto con il nebula che è "si sono intrappolate" da materiale circostante. Anche se il Homunculus Nebula intorno alla stella voluminosa Eta Carinae è stato l'argomento di studio intenso per molti anni, è stato sempre riluttante da divulgare i relativi segreti più interni. Tuttavia, un capitolo importante nello sviluppo recente di questa stella unica è stato rivelato quando Nathan Smith (università di Colorado) ha utilizzato lo spettrografo infrarosso ad alta definizione PHOENIX sul telescopio del sud dei gemini per osservare il nebula bipolare circondare Eta Carinae. Lungo-fenda lo spettro composito dalla rappresentazione di Gemini/PHOENIX [ Fe II ] in idrogeno blu e molecolare H2 nel colore rosso, simultaneamente. La caratteristica blu luminosa nel centro, che sembra allungato orizzontalmente qui, è un nebula bipolare più giovane e più piccolo denominato il Homunculus piccolo. È stata espulsa circa 50 anni dopo il eruption principale che ha generato il più grande nebula. Multi-fenda la spettroscopia (si veda figura 1) conceduta Smith per ricostruire sia la geometria che la struttura di velocità del gas d'espansione nel nebula basato sul comportamento della linea molecolare di idrogeno H2 a 2,1218 micron e della linea atomica di ferro ionizzato [ Fe II ] a 1,6435 micron (figura 2). Figura 1. Uno dello spettrografo di cinque PHOENIX lungo-ha feso le posizioni dell'apertura sovrapposte su un'immagine di 2-micron HST/nicmos di Eta Carinae. L'analisi dello spettro de PHOENIX mostra una struttura molto ben definita delle coperture che si espande balistico a circa 500 chilometri al secondo (figura 2). "a strati," le coperture interne calde della polvere seguite [ Fe II ] da emissione sono circondate da un dispositivo di raffreddamento e dalle coperture esterne più dense che sono seguite da emissione forte H2. Anche se la pelle esterna H2 è notevolmente sottile ed uniform contiene circa 11 massa solare di gas e di polvere espulsi durante più meno di cinque anni. Gli spettri dei gemini indicano che la densità nelle coperture esterne può raggiungere 107 particelle per cm3. La struttura spatio-cinematica di emissione H2 alla vita intrappolata degli aiuti di nebula spiega le strutture insolite e complesse viste in altre immagini ad alta definizione. La figura corrente del nebula di Homunculus è di due lobi polari ben definiti descritti dalle coperture voluminose esterne di gas e di polvere (figura 3). Smith dichia che questi dati di Gemini/PHOENIX indicano che la maggior parte della massa persa durante il eruption grande del metà di-diciannovesimo secolo è stata limitata alle alte latitudini della stella, con quasi tutta l'energia meccanica che fuoriesce fra 45 gradi ed il palo. "la distribuzione totale del nebula indica che la relativa figura è un risultato diretto di un'esplosione aspherical dalla stella in se, invece di presa alla vita dal materiale circumstellar circostante," ha detto Smith.

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En Español (usando Google)

Eta Carinae: Una Demostración Espectacular De una Estrella Masiva De Convulsing.

Las nuevas medidas de alta resolución de la estrella masiva famosa Eta Carinae usando el espectrógrafo infrarrojo NOAO-construido de Phoenix en la demostración del sur de los géminis que el nebula bipolar de la estrella es el resultado de una explosión aspherical durante su arrebato del siglo de mid-19th, en comparación con el nebula que era "pellizcaron" por el material circundante. Aunque el Homunculus Nebula alrededor de la estrella masiva Eta Carinae ha sido el tema del estudio intenso por muchos años, ha sido siempre renuente divulgar sus secretos íntimos. Sin embargo, un capítulo importante en la evolución reciente de esta estrella única fue revelado cuando Nathan Smith (universidad de Colorado) utilizó el espectrógrafo infrarrojo de alta resolución PHOENIX en el telescopio del sur de los géminis para observar el nebula bipolar el rodear de Eta Carinae. Largo-raje el espectro compuesto de la demostración de Gemini/PHOENIX [ FE II ] en el hidrógeno azul y molecular H2 en rojo, simultáneamente. La característica azul brillante en el centro, que aparece estirado horizontalmente aquí, es un nebula bipolar más joven y más pequeño llamado el pequeño Homunculus. Fue expulsada cerca de 50 años después de la erupción principal que creó el nebula más grande. Multi-raje la espectroscopia (véase el cuadro 1) no prohibido Smith para reconstruir la geometría y la estructura de la velocidad del gas que se amplía en el nebula basado en el comportamiento de la línea molecular del hidrógeno H2 en 2,1218 micrones y de la línea atómica del hierro ionizado [ FE II ] en 1,6435 micrones (cuadro 2). Cuadro 1. Uno del espectrógrafo de cinco PHOENIX largo-rajo' las posiciones de la abertura sobrepuestas respecto a una imagen de 2-micron HST/NICMOS de Eta Carinae. El análisis del espectro de PHOENIX demuestra una estructura muy bien definida de la cáscara que se amplía balístico en cerca de 500 kilómetros por el segundo (cuadro 2). "densamente," la cáscara interna caliente del polvo remontada por [ FE II ] la emisión es rodeada por un refrigerador y una cáscara externa más densa que sea remontada por la emisión fuerte H2. Aunque la piel externa H2 es notable fina y uniforme contiene cerca de 11 masas solares del gas y del polvo expulsados durante menos de cinco años. Los espectros de los géminis demuestran que la densidad en la cáscara externa puede alcanzar 107 partículas por cm3. La estructura spatio-cinema'tica de la emisión H2 en la cintura pellizcada de las ayudas del nebula explica las estructuras inusuales y complejas consideradas en otras imágenes de alta resolución. La forma actual del nebula de Homunculus está de dos lóbulos polares bien definidos contorneados por una cáscara masiva externa del gas y del polvo (cuadro 3). Smith indica que estos datos de Gemini/PHOENIX indican que la mayoría de la masa perdida durante la gran erupción del mediados de-diecinueveavo siglo fue limitada a las altas latitudes de la estrella, con casi toda la energía mecánica que se escapaba entre 45 grados y el poste. "la distribución en masa en el nebula indica que su forma es un resultado directo de una explosión aspherical de la estrella sí mismo, en vez de la sejeción en la cintura por el material circumstellar circundante," dijo a Smith.

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