Astronomowie rzadko widzą gwiazdę w kształcie łzy

Wizja artysty dotycząca systemu HD265435 za około 30 milionów lat, w którym mniejszy biały karzeł zniekształca gorącego podkarła w charakterystyczny kształt „łzy”. Źródło: Uniwersytet Warwick / Mark Garlick

• Międzynarodowy zespół kierowany przez University of Warwick wykonał rzadki widok układu podwójnego gwiazd zmierzającego w kierunku supernowej
• Losy układu gwiezdnego zostały zdeterminowane niezwykłymi różnicami optycznymi, oznaką zniekształcenia pojedynczej gwiazdy w kształt łzy przez masywnego towarzysza białego karła.
• Supernowe z takich systemów gwiezdnych mogą być używane jako „standardowe świece” do pomiaru ekspansji wszechświata

Astronomowie dokonali rzadkiej wizji dwóch gwiazd zmierzających do zniszczenia, obserwując znaki ostrzegawcze gwiazdy w kształcie łzy.

Tragiczna forma jest spowodowana przez masywnego pobliskiego białego karła, który zniekształca gwiazdę swoją intensywną grawitacją, co byłoby również katalizatorem ewentualnej supernowej, która pochłonęłaby obie. Znaleziony przez międzynarodowy zespół astronomów i astrofizyków kierowany przez Uniwersytet w Warwick, jest jednym z niewielu odkrytych systemów gwiezdnych, w których pewnego dnia biały karzeł ponownie rozbudzi swoje jądro.

Nowe badanie opublikowane przez zespół 12 lipca 2021 w astronomia naturalna Twierdzi, że obie gwiazdy znajdują się we wczesnych stadiach spirali, która prawdopodobnie zakończy się supernową typu Ia, typem, który pomaga astronomom określić, jak szybko wszechświat się rozszerza.

Badania te otrzymały fundusze od Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, niemiecka instytucja badawcza) oraz Rady ds. Infrastruktury Naukowo-Technicznej, będącej częścią brytyjskiej organizacji ds. badań i innowacji.

HD265435 znajduje się w odległości około 1500 lat świetlnych i składa się z gorącej gwiazdy pół-karła i białego karła, które krążą wokół siebie w tempie około 100 minut. Białe karły to „martwe” gwiazdy, które spaliły całe swoje paliwo i zapadły się w sobie, czyniąc je małymi, ale bardzo gęstymi.

Powszechnie uważa się, że supernowa typu Ia pojawia się, gdy jądro gwiazdy białego karła zapala się, powodując wybuch termojądrowy. Istnieją dwa scenariusze, w których może się to zdarzyć. W pierwszym przypadku biały karzeł zyskałby wystarczającą masę, aby osiągnąć 1,4 masy naszego Słońca, znanej jako granica Chandrasekhara. HD265435 pasuje do drugiego scenariusza, w którym całkowita masa układu gwiezdnego w pobliżu kilku gwiazd jest zbliżona lub wyższa od tej granicy. Odkryto tylko kilka innych systemów gwiezdnych, które osiągną ten próg i doprowadzą do supernowej typu Ia.

Główna autorka, dr Ingrid Bellisoli z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warwick, wcześniej związanego z Uniwersytetem w Poczdamie, wyjaśnia: „Nie wiemy dokładnie, jak wybuchają supernowe, ale wiemy, że muszą się wydarzyć, ponieważ widzimy, jak dzieją się one gdzie indziej we wszechświecie.

„Jednym ze sposobów jest to, że jeśli biały karzeł nabierze wystarczającej masy od gorącego subkarła, to kiedy obaj okrążą się nawzajem i zbliżą się do siebie, materia zacznie uciekać z gorącego subkarła i opada na białego karła. Innym sposobem jest to, że tracą energię z powodu emisji fal grawitacyjnych, będą się zbliżać, aż się połączą. Gdy biały karzeł zyska wystarczającą masę w obie strony, przekształci się w supernową.

Wykorzystując dane z satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) NASA, zespół był w stanie zaobserwować gorącego podkarła, ale nie białego karła, ponieważ gorący podkarzeł jest znacznie jaśniejszy. Jednak ta jasność zmienia się w czasie, wskazując, że gwiazda została zniekształcona w kształt łzy przez pobliski, masywny obiekt. Wykorzystując pomiary prędkości radialnej i prędkości obrotowej z Obserwatorium Palomar i WM Kecka oraz modelując wpływ masywnego ciała na gorącego subkarła, astronomowie mogą potwierdzić, że ukryty biały karzeł jest tak samo ciężki jak nasze Słońce, ale nieco mniejszy niż ziemski. promień.

W połączeniu z masą gorącego subkarła, która jest nieco ponad 0,6 masy naszego Słońca, obie gwiazdy mają masę potrzebną do wytworzenia supernowej typu Ia. Ponieważ te dwie gwiazdy są już wystarczająco blisko siebie, aby zacząć krążyć wokół siebie, biały karzeł nieuchronnie przejdzie do supernowej za około 70 milionów lat. Modele teoretyczne opracowane specjalnie na potrzeby tego badania przewidują, że gorący podkarł skurczy się również do postaci białego karła, zanim połączy się ze swoim towarzyszem.

Supernowe typu Ia są ważne dla kosmologii jako „świece standardowe”. Ich jasność jest stała i dla określonego rodzaju światła, co oznacza, że ​​astronomowie mogą porównywać jasność, jaką powinni mieć, z tym, co obserwujemy na Ziemi, a dzięki temu wiedzą z dużą dokładnością, jak daleko się znajdują. Obserwując supernowe w odległych galaktykach, astronomowie łączą to, co wiedzą o tym, jak szybko ta galaktyka porusza się z naszą odległością od supernowej i obliczają rozszerzanie się wszechświata.

Dr Pelisoli dodaje: „Im lepiej rozumiemy, jak działają supernowe, tym lepiej możemy skalibrować nasze standardowe świece. W tej chwili jest to bardzo ważne, ponieważ istnieje rozbieżność między tym, co otrzymujemy z tego typu świecy standardowej, a tym, przez co przechodzimy. inne metody.”

„Im więcej rozumiemy, jak powstają supernowe, tym lepiej możemy zrozumieć, czy ta rozbieżność, którą widzimy, wynika z nowej fizyki, której nie zdajemy sobie sprawy lub której nie bierzemy pod uwagę, czy po prostu dlatego, że zmniejszamy niepewność na tych odległościach.

„Istnieje kolejna rozbieżność między szacowanym i obserwowanym tempem supernowych galaktycznych, a liczbą przodków, które widzimy. Możemy oszacować, ile supernowych będzie w naszej galaktyce, obserwując wiele galaktyk lub na podstawie tego, co wiemy z ewolucji gwiazd. i ta liczba jest spójna. Ale jeśli szukamy obiektów, które mogą stać się supernowymi, po prostu nie mamy ich wystarczająco. Odkrycie to było bardzo przydatne w oszacowaniu wkładu zarówno gorącego sub-karła, jak i układu podwójnego białego karła. nie wydaje się dużo, a żaden z obserwowanych przez nas kanałów nie wydaje się wystarczać.

Odniesienie: „Hot Semi-dwarf White Dwarf Super Chandrasekhar Filter Supernova Ia Ancestor” autorstwa Ingrid Pelisoli, B. Neontophil, S. . van Roestel, V. Schaffenroth i BN Barlow, 12 lipca 2021 r., Dostępne tutaj. astronomia naturalna.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01413-0