Znajdź zawartość

Niemal połowa gwiazd Drogi Mlecznej to obiekty samotne, jak Słońce. Druga połowa zaś to gwiazdy znajdujące się w układach podwójnych lub większych. W układach takich gwiazdy mogą znajdować się na niezwykle ciasnych orbitach. I właśnie taki, rekordowo ciasny układ, znaleźli właśnie astronomowie z MIT. Nowo odkryty system, ZTF J1813+4251, to układ kataklizmiczny o rekordowo krótkim czasie obiegu gwiazd wokół siebie. Gwiazdy okrążają się w ciągu zaledwie... 51 minut. Układy kataklizmiczne, zwane też zmiennymi kataklizmicznymi, składają się z gwiazdy ciągu głównego (podobne do Słońca) oraz z białego karła. Powstają one, gdy dwie gwiazdy zbliżą się do siebie na tyle, że biały karzeł zaczyna wchłaniać materię z gwiazdy mu towarzyszącej. W trakcie tego procesu dochodzi do pojawiania się olbrzymich zmiennych błysków światła. Astronomowie, obserwujący przed wiekami te rozbłyski, sądzili, że są one skutkiem jakiegoś kataklizmu. Stąd nazwa tych układów. W przypadku ZTF J1813+4251, w przeciwieństwie do innych podobnych systemów, udało się wielokrotnie zaobserwować przesłonięcie jednej gwiazdy przez drugą, co dało astronomom okazję do dokładnych pomiarów właściwości obu gwiazd. Dzięki temu mogli przeprowadzić symulacje obecnego wyglądu systemu oraz tego, jak będzie ewoluował przez najbliższych kilkaset milionów lat. Z symulacji wynika, że gwiazda ciągu głównego okrąża białego karła i traci na jego rzecz olbrzymie ilości wodoru. Z czasem zostanie obdarta z materii i pozostanie z niej głównie gęste bogate w hel jądro. Za około 70 milionów lat gwiazdy tak bardzo zbliżą się do siebie, że będą okrążały się w ciągu zaledwie 18 minut. Później zaczną się od siebie oddalać. Symulacje to potwierdzenie hipotez, które wysunięto przed laty. Mówiły one, że gwiazdy z układach kataklizmicznych wchodzą z czasem na ultrakrótkie orbity. Tutaj mamy do czynienia z rzadkim przypadkiem, gdy przyłapaliśmy jeden z takich systemów w momencie zmiany z akrecji wodoru na akrecję helu, mówi Kevin Burdge z MIT. Przewidywano, że obiekty takie będą wchodziły na ultrakrótkie orbity i od dawna zastanawiano się, czy będą one na tyle krótkie, by pojawiły się fale grawitacyjne. Nowy układ został odkryty przez naukowców z MIT, Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics i innych instytucji w katalogu Zwicky Transient Facility (ZTF). Jest on tworzony w Palomar Observatory w Kalifornii. Umieszczony tam aparat fotograficzny przez lata wykonał ponad 1000 zdjęć każdej z ponad miliarda obserwowanych gwiazd, rejestrując w ten sposób zmiany ich jasności. Naukowcy przeanalizowali dane, szukając cech charakterystycznych systemów na ultrakrótkich orbitach, które mogłyby emitować olbrzymie rozbłyski światła oraz fale grawitacyjne. Stworzony przez Burdge'a algorytm wskazał na około milion gwiazd, które co mniej więcej godzinę prawdopodobnie emitowały rozbłyski. Następnie skupił się na rozbłyskach o szczególnych cechach. W ten sposób zauważył ZTF J1813+4251, układ, który znajduje się w odległości około 3000 lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Herkulesa. Burge i jego zespół rozpoczęli wówczas obserwacje za pomocą W.M. Keck Observatory na Hawajach i Gran Telescopio Canarias. Przekonali się, że znaleziony system daje wyjątkowo jasny sygnał. Dzięki temu możliwe były precyzyjne pomiary układu. ZTF J1813+4251 składa się prawdopodobnie z białego karła o rozmiarach 100-krotnie mniejszych niż Słońce i o połowie masy naszej gwiazdy. Towarzyszy mu gwiazda o masie i 1/10 rozmiarów Słońca. Obie gwiazdy okrążały się w ciągu 51 minut, ale coś tutaj nie pasowało. Ta druga gwiazda wyglądała jak Słońce, ale Słońce nie zmieści się na orbicie krótszej niż 8-godzinna, mówi Burdge. Wyjaśnieniem okazała się praca naukowa sprzed 30 lat autorstwa profesora MIT Saula Rappaporta. Przewidział on w niej, że układy o bardzo ciasnych orbitach mogą istnieć jako układy kataklizmiczne. Gdy biały karzeł pochłonie cały wodór z towarzyszącej mu gwiazdy podobne do Słońca, pozostaje gęste jądro z helu, które jest wystarczająco masywne, by martwa gwiazda znalazła się na ultrakrótkiej orbicie. ZTF J1813+4251 to układ kataklizmiczny, który znajduje się właśnie z momencie przejścia z gwiazdy wodorowej, w obiekt bogaty w hel. To szczególny układ. Mieliśmy olbrzymie szczęście, że zauważyliśmy system, który daje odpowiedź na ważne pytanie. To jedna z najpiękniejszych zmiennych kataklizmicznych, cieszy się Burdge. « powrót do artykułu

Astronomowie z Center for Astrophysics w końcu zaobserwowali nowy typ gwiazdy podwójnej, której istnienie przewidziano przed 50 laty. Obserwacje są ostatecznym potwierdzeniem teorii dotyczących powstawania i ewolucji tego rzadkiego typu gwiazd. To brakujące ogniwo ewolucyjne tworzenia się gwiazd podwójnych. Od dawna go szukaliśmy, mówi główny autor badań, Kareem El-Badry. Gdy gwiazda z ciągu głównego kończy życie, staje się białym karłem. To gęste obiekty, pozbawione zewnętrznych warstw jądra gwiazd, powstające po wypaleniu się paliwa. Znamy też białe karły o ekstremalnie małych masach (ELM). Z obliczeń wynika jednak, że proces powstawania takiego karła trwałby dłużej niż istnieje wszechświat. Dlatego też naukowcy stwierdzili, że białe karły ELM nie mogą istnieć samodzielnie - wszechświat jest na to zbyt młody. Zgodnie z obowiązującymi teoriami tego typu obiekty mogą powstawać jedynie w układach podwójnych, gdy mają towarzysza na ciasnej orbicie. Towarzysza, który pozbawi je materii, zamieniając w białego karła o bardzo niskiej masie. I rzeczywiście, wszystkie znane nam białe karły o ekstremalnie niskich masach występują w układach podwójnych. Teorii tej brakowało jednak istotnego elementu. Znamy bowiem układy kataklizmicznych (zmienne kataklizmiczne), kiedy to standardowy biały karzeł wysysa materię z mniej masywnej gwiazdy ciągu głównego (gwiazdy podobnej do Słońca) oraz układy podwójne składające się ze standardowego białego karła i białego karła o ekstremalnie niskiej masie. Jeśli zaś teoria o powstawaniu białych karłów ELM jest prawdziwa, powinniśmy zaobserwować formę przejściową – gwiazdę, która utraciła większość materii na rzecz towarzyszącego jej białego karła i niemal stała się białym karłem ELM. W ubiegłym roku El-Badry postanowił poszukać w dostępnych danych takich właśnie protoplastów białych karłów ELM. Wykorzystał dane z teleskopu Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz Zwicky Transient Facility na Kalifornijskim Instytucie Technologii. Wśród miliarda gwiazd znalazł 50 potencjalnych kandydatów na układy podwójne z białym karłem ELM. Gdyby nie projekty takie jak Zwicky Transient Facility i Gaia, przy których pracują setki osób, moja praca w ogóle nie byłaby możliwa, dodaje uczony. Naukowiec postanowił przyjrzeć się 21 z 50 wytypowanych obiektów. Okazało się, że trafił w dziesiątkę. Wszystkie one były obiektami w fazie przed ELM. Były bardziej „wzdęte” niż białe karły ELM. Miały tez kształt jaja, gdyż zostały zdeformowane przez oddziaływanie towarzyszącej im gwiazdy. Tym samym znaleźliśmy brakujące ogniwo ewolucyjne pomiędzy zmiennymi kataklizmicznymi, a białymi karłami ELM. I od razu znaleźliśmy ich większą liczbę, cieszy się uczony. W przypadku 13 z zaobserwowanych gwiazd stwierdzono, że wciąż tracą masę na rzecz towarzysza. Osiem prawdopodobnie masy już nie traci. Każda z nich miała zaś wyższą temperaturę niż zmienne kataklizmiczne. El-Badry zapowiada, że nadal będzie badał protoplastów białych karłów ELM i chce teraz przyjrzeć się pozostałym 29 wytypowanym obiektom. Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. « powrót do artykułu

Jeszcze przed końcem obecnego wieku na niebie rozbłyśnie nowa gwiazda. Pojawi się ona w Gwiazdozbiorze Strzały. Tam właśnie, w odległości 7800 lat świetlnych od Ziemi, odbywa się ostatni taniec układu podwójnego gwiazd, zwanego Sagittae V. Gwiazdy są coraz bliżej i coraz szybciej krążą wokół siebie, a materiał większej z nich opada na towarzyszącego jej białego karła. Już za kilkadziesiąt lat obie gwiazdy wpadną na siebie, dojdzie do ich połączenia i potężnej emisji światła, dzięki czemu przez około miesiąc będą to najjaśniejsze gwiazdy na nocnym niebie. Astronomowie, którzy przeanalizowali liczące sobie ponad 100 lat archiwa obserwacji Saggitae V stwierdzili, że ich czas obiegu wokół siebie jest coraz krótszy. Obecnie wynosi on zaledwie 12 godzin. Do roku 2083 (± 16 lat), gwiazdy w pełni się połączą. Sagittae V to tzw. układ kataklizmiczny. Biały karzeł i inna gwiazda krążą w nim wokół siebie, a biały karzeł wysysa wodór z zewnętrznych warstw swojego towarzysza. W miarę, jak materiał ten opada na karła, dochodzi – pod wpływem grawitacji – do zapłonu wodoru, przez co cały układ staje się jaśniejszy. Sagittae V to jeden z najbardziej ekstremalnych przykładów zmiennych kataklizmicznych, mówi Bradley Schaefer z Louisiana State University. W większości tego typu układów gwiazda towarzysząca białemu karłowi ma albo taką samą, albo mniejszą masę. Tymczasem w przypadku Sagittae V towarzysz jest aż 4-krotnie bardziej masywny od karła. To powoduje, że Sagittae V jest mniej więcej 100-krotnie jaśniejszy niż podobne mu układy. Schaefer i jego zespół wyliczyli, że do połączenia obu gwiazd i pojawienia się na nieboskłonie nowego niezwykle jasnego obiektu powinno dojść około roku 2083, ale niepewność stosowanej metody powoduje, że może to się wydarzyć w latach 2067–2099. « powrót do artykułu