Astronomowie odkryli parę gwiazd o najkrótszej dotychczas odkrytej orbicie

Astronomowie odkryli parę gwiazd o tak krótkiej orbicie, że wydają się krążyć wokół siebie w ciągu zaledwie 51 minut.

System wydaje się być jedną z rzadkiej klasy układów podwójnych znanych jako „katastroficzna zmienna”, w której gwiazda podobna do naszego Słońca ciasno krąży wokół białego karła – gorącego, gęstego jądra płonącej gwiazdy.

Wariant kataklizmiczny ma miejsce, gdy przez miliardy lat dwie gwiazdy zbliżają się do siebie, powodując, że biały karzeł zaczyna się gromadzić lub zjada materię z dala od gwiazdy partnerskiej.

Proces ten może wytwarzać masywne, zmienne błyski światła, które astronomowie przypuszczali, wieki temu, były wynikiem nieznanego kataklizmu.

Ten „katastroficzny” system, położony około 3000 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Herkulesa, ma najkrótszą odkrytą dotychczas orbitę tego rodzaju.

Został odkryty przez astronomów w Massachusetts Institute of Technology i nazwany ZTF J1813 + 4251.

W przeciwieństwie do innych systemów obserwowanych w przeszłości, eksperci odkryli tę kataklizmiczną zmienną, gdy gwiazdy kilkakrotnie przyciemniały się nawzajem, co pozwoliło zespołowi dokładnie zmierzyć właściwości każdej gwiazdy.

Następnie przeprowadzili symulacje tego, co system prawdopodobnie robi dzisiaj i jak powinien ewoluować w ciągu następnych setek milionów lat.

Doprowadziło to naukowców do teoretyzowania, że ​​gwiazdy obecnie znajdują się w okresie przejściowym i że gwiazda podobna do Słońca obraca się i oddaje większość swojej otoczki wodorowej nienasyconemu białemu karłowi.

Astronomowie twierdzą, że z biegiem czasu gwiazda podobna do Słońca zostanie ostatecznie rozebrana do gęstego, bogatego w hel jądra.

Za kolejne 70 milionów lat gwiazdy będą migrować bliżej siebie, z niezwykle krótką orbitą wynoszącą zaledwie 18 minut, zanim zaczną się rozszerzać i oddalać.

Kilkadziesiąt lat temu naukowcy z MIT i innych instytucji przewidzieli, że takie katastroficzne zmienne powinny przemieszczać się na ultrakrótkie orbity – ale po raz pierwszy taki układ przejściowy został bezpośrednio zaobserwowany.

„To rzadki przypadek, w którym odkryliśmy jeden z tych układów podczas przejścia od wodoru do akumulacji helu” – powiedział Kevin Burdge z Wydziału Fizyki MIT.

Ludzie spodziewali się, że te obiekty będą podróżować po ultrakrótkich orbitach i przez długi czas dyskutowano, czy mogą być wystarczająco krótkie, aby emitować wykrywalne fale grawitacyjne. To odkrycie łagodzi to.

Burdge i współpracownicy odkryli nowy system w obszernym katalogu gwiazd, zauważonym przez Zwicky Transient Facility (ZTF), przegląd, który wykorzystuje kamerę przymocowaną do teleskopu w Obserwatorium Palomar w Kalifornii do przechwytywania wysokiej rozdzielczości zdjęć dużych pokosów niebo.

Przegląd wykonał ponad 1000 zdjęć każdej gwiazdy z ponad miliarda gwiazd na niebie, rejestrując zmienną jasność każdej gwiazdy na przestrzeni dni, miesięcy i lat.

Burdge przeszukał katalog, szukając śladów układów o ultrakrótkich orbitach, których dynamika może być tak intensywna, że ​​muszą emitować dramatyczne rozbłyski światła i emitować fale grawitacyjne.

Wydaje się, że błyskają one często, w okresie krótszym niż godzina – częstotliwość zwykle odnosi się do układu co najmniej dwóch obiektów krążących wokół siebie, gdzie jeden przecina się i na krótko blokuje jego światło.

Odkrycia dokonał Zwicky Transit Facility (ZTF), który działa w Obserwatorium Palomar w Caltech, z pomocą Obserwatorium WM Kecka na Hawajach (na zdjęciu)

Bridge użył algorytmu do usunięcia ponad miliarda gwiazd, z których każda została zarejestrowana na ponad 1000 zdjęć, które ostatecznie zidentyfikowano w ZTF J1813+4251.

„Pojawiło się to, gdzie widziałem zaćmienie, które zdarza się co 51 minut, i powiedziałem: OK, to zdecydowanie binarny” – powiedział Bridge.

On i jego koledzy skupili się na systemie, korzystając z Obserwatorium WM Kecka na Hawajach i Gran Telescopio Canarias w Hiszpanii.

Odkryli, że pierwszym obiektem był prawdopodobnie biały karzeł, o rozmiarze 1/100 Słońca i około połowie jego masy.

Drugi był gwiazdą podobną do Słońca pod koniec swojego życia, wielkości i masy jednej dziesiątej Słońca (mniej więcej wielkości Jowisza).

Jest jednak coś, co niczego nie dodaje.

„Ta gwiazda jest jak Słońce, ale Słońce nie może zmieścić się na orbicie krótszej niż osiem godzin – co tu jest?” powiedział Bridge.

Zdał sobie sprawę, że ZTF J1813+4251 jest najprawdopodobniej zmienną katastroficzną – odkrycie, które oznacza, że ​​jest to najkrótsza orbitalna zmienna katastroficzna odkryta do tej pory.

„To specjalny system” – dodał Bridge. Mieliśmy podwójne szczęście, że znaleźliśmy system, który odpowiada na wielkie pytanie otwarte, jedną z najładniej zachowujących się znanych zmiennych katastroficznych.

Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie charakter temperamentu.