Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Dwie gwiazdy na rekordowo ciasnych orbitach. Wyjątkowy układ kataklizmiczny.

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomowie odkryli brązowego karła, którego powierzchnia jest znacznie bardziej gorąca niż powierzchnia Słońca. Tymczasem brązowe karły nie są gwiazdami. To obiekty gwiazdopodobne, których masa jest zbyt mała, by mógł w nich zachodzić proces przemiany wodoru w hel. Mają masę co najmniej 13 razy większą od Jowisza. Od olbrzymich planet różnie je to, że są zdolne do fuzji deuteru. Po jakimś czasie proces ten zatrzymuje się. Najgorętsze i najmłodsze brązowe karły osiągają temperaturę ok. 2500 stopni Celsjusza. Później stygną. Temperatura najstarszych i najmniejszych z nich to około -26 stopni.
      W najnowszym numerze Nature Astronomy naukowcy opisali brązowego karła, którego temperatura powierzchni sięga 7700 stopni Celsjusza. To znacznie więcej, niż 5500 stopni, jaką ma temperatura Słońca. Nic więc dziwnego, że gdy na początku XXI wieku po raz pierwszy zauważono ten obiekt, omyłkowo go sklasyfikowano. Dopiero powtórna analiza danych przeprowadzona przez Na'amę Hallakoun z izraelskiego Instytutu Naukowego Weizmanna i jej zespół pokazały, z czym mamy do czynienia.
      Nasz brązowy karzeł ma tan olbrzymią temperaturę, gdyż obiega po bardzo ciasnej orbicie białego karła WD 0032-317. To właśnie jego promieniowanie ogrzewa brązowego karła do tak olbrzymich temperatur. Brązowy karzeł znajduje się w obrocie sychronicznym wokół WD 0032-317, co oznacza, że jest cały czas zwrócony w jej kierunku tylko jedną stroną. To zaś powoduje olbrzymie różnice temperatur. Strona nocna brązowego karła jest aż o 6000 stopni Celsjusza chłodniejsza niż strona dzienna.
      Gdy układ ten po raz pierwszy zaobserwowano przed dwoma dziesięcioleciami, sądzono, że jest to układ podwójny dwóch białych karłów. Jednak gdy Hallakoun i jej zespół przyjrzeli się danym, zauważyli coś, co kazało im ponownie przyjrzeć się temu układowi. Mogli obserwować go rejestrując linie emisji pochodzące z dziennej strony brązowego karła. Dane były tak zaskakujące, że początkowo naukowcy sądzili, że nieprawidłowo je opracowali. Później zauważyli, że tak naprawdę obserwują układ składający się z białego karła, wokół którego krąży brązowy karzeł. Uczeni, którzy przed 20 laty zaobserwowali ten system, nie zauważyli tego, gdyż obserwowali nocną stronę brązowego karła.
      Autorzy odkrycia mówią, że przyda się ono do badania ultragorących Jowiszów, czyli olbrzymich planet krążących blisko swojej gwiazdy. Znalezienie takich planet nastręcza na tyle dużo trudności, że obecnie znamy pojedyncze planety tego typu. Dlatego też astronomowie nie od dzisiaj myślą o wykorzystaniu brązowych karłów krążących blisko gwiazd w roli modelu do badań ultragorących Jowiszów. Brązowe karły łatwiej jest obserwować.
      Układ WD 0032-317 rzuci też światło na ewolucję gwiazd. Na podstawie obecnie obowiązujących modeli naukowcy stwierdzili, że brązowy karzeł ma kilka miliardów lat. Z kolei niezwykle wysoka temperatura białego karła WD 0032-317 wskazuje, że istnieje on zaledwie od około miliona lat. Co więcej, ma on masę zaledwie 0,4 mas Słońca. Zgodnie z obowiązującymi teoriami, biały karzeł o tak małej masie nie może istnieć. Ewolucja gwiazdy do takiego stanu musiałaby bowiem trwać dłużej, niż istnieje wszechświat.
      Dlatego naukowcy sądzą, że brązowy karzeł przyspieszył ewolucję towarzyszącej mu gwiazdy. Hallakoun i jej zespół uważają, że przez pewien czas oba obiekty znajdowały się we wspólnej otoczce gazowej. Pojawiła się ona, gdy gwiazda macierzysta zmieniła się w czerwonego olbrzyma i pochłonęła brązowego karła. Z czasem wspólna otoczka została usunięta, w czym swój udział miał brązowy karzeł, co doprowadziło do szybszego pojawienia się białego karła.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Białe karły to pozostałości po gwiazdach niedużych gwiazdach. Zbudowane są ze zdegenerowanej materii. Ich masa jest porównywalna z masą Słońca, ale wielkością przypominają Ziemię. Zespół naukowy, na czele którego stoją astronomowie z University of Warwick doniósł o odkryciu drugiego białego karła, który jest pulsarem, obracającą się gwiazdą emitującą wiązkę promieniowania elektromagnetycznego. To niezwykłe odkrycie – dotychczas znaliśmy pulsary, którymi były gwiazdy neutronowe – pozwoli na lepsze zrozumienie ewolucji gwiazd.
      Pierwszym odkrytym białym karłem pulsarem był AR Scorpii (AR Sco) zauważony przez uczonych z Warwick w 2016 roku. Teraz odkryli drugą gwiazdę tego typu - J191213.72-441045.1. I w jednym i w drugim przypadku białemu karłowi towarzyszy czerwony karzeł, regularnie omiatany przez promieniowanie emitowane przez pulsar. To powoduje, że nowo odkryty system rozjaśnia się i znacznie przygasa w regularnych odstępach.
      Po odkryciu Ar Sco uczeni stwierdzili, że przychylają się do hipotezy dynama, mówiącej, że białe karły mają wewnątrz dynama – czyli generatory elektryczne – którym zawdzięczają swoje potężne pola magnetyczne. Do zweryfikowania tej hipotezy potrzebowali drugiego białego karła pulsara i zaczęli jego poszukiwania. Po 7 latach w końcu się udało.
      Nowo odkryty pulsar znajduje się w odległości 773 lat świetlnych od Ziemi i obraca się 300-krotnie szybciej od naszej planety. Jego pełny obrót trwa zaledwie 5,3 minuty, a biały karzeł obiega towarzyszącego mu czerwonego karła w ciągu 4,03 godziny.
      Pochodzenie pola magnetycznego to otwarte zagadnienie na wielu polach badawczych astronomii. Jest ono szczególnie trudne w dziedzinie badania białych karłów. Pole magnetyczne białego karła może być ponad milion razy potężniejsze niż pole magnetyczne Słońca, a model dynama pozwala wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Odkrycie J1912-4410 to kluczowy krok w tym kierunku, mówi doktor Ingrid Pelisoli.
      Podczas poszukiwań drugiego białego karła pulsara uczeni wykorzystali dane z różnych źródeł, szukają w nich obiektu o charakterystykach podobnych do AR Sco. Gdy już go znaleźli, zaczęli go badać i potwierdzili, że mają to, czego szukali. Mamy więc potwierdzenie, że istnieje więcej białych karłów pulsarów. Model dynamo przewiduje istnienie takich gwiazd. Zgodnie z nim białe karły pulsary, ze względu na swój zaawansowany wiek, powinny być chłodne. Ich towarzysze powinni być na tyle blisko, by biały karzeł wyciągał z nich materię, co pozwala mu się obracać. Wszystkie te przewidywania się spełniły. Mamy tutaj białego karła o temperaturze niższej niż 13 000 kelwinów, który co pięć minut wykonuje pełny obrót wokół własnej osi i którego oddziaływanie grawitacyjne wywiera duży wpływ na towarzysza, stwierdza Pelisoli.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół Thiago Ferreiry z Uniwersytetu w São Paulo poinformował o odkryciu dwóch egzoplanet okrążających gwiazdę podobną do Słońca. Zwykle egzoplanety wykrywa się metodą tranzytu, badając zmiany jasności gwiazdy macierzystej, na tle której przechodzą. Tym razem odkrycia dokonano rejestrując zmiany prędkości radialnej gwiazdy spowodowane oddziaływaniem grawitacyjnym planet. Tą metodą odnaleziono dotychczas około 13% z ponad 5000 znanych nam egzoplanet.
      Naukowcy obserwowali gwiazdę HIP 104045. To gwiazda typu G5V, należy do ciągu głównego, a jej rozmiary i masa są zaledwie kilka procent większe od rozmiarów i masy Słońca. Temperatura powierzchni gwiazdy wynosi 5825 kelwinów, a jej wiek to 4,5 miliarda lat. Jest więc bardzo podobna do Słońca, gwiazdy typu G2V o temperaturze 5778 kelwinów i wieku ok. 4,6 miliarda lat.
      Planeta HIP 104045 c to super-Neptun położony blisko gwiazdy. Jej masa jest około 2-krotnie większa od masy Neptuna, znajduje się w odległości 0,92 jednostki astronomicznej od gwiazdy, którą obiega w ciągu 316 dni. Z kolei HIP 104045 b ma masę co najmniej połowy Jowisza, położona jest w odległości 3,46 j.a. od gwiazdy i obiega ją ciągu 2315 dni.
      Okazuje się, że gwiazda HIP 104045 jest podobna do Słońca również pod względem składu chemicznego, chociaż istnieją pewne różnice mogące wskazywać, że HIP 104045 mogła wchłonąć nieco materiału z planety skalistej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astrofizyk Stephen Kane z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside przeprowadził symulacje komputerowe, w których uzupełnił dwie rzucające się w oczy luki w Układzie Słonecznym. Pierwsza z nich to brak super-Ziemi, druga zaś to jej lokalizacja. Z symulacji wynika, że ich uzupełnienie zakończyło by historię życia na Ziemi.
      Największą planetą skalistą Układu Słonecznego jest Ziemia. Najmniejszym gazowym olbrzymem jest zaś Neptun o 4-krotnie większej średnicy i 17-krotnie większej masie. Nie ma żadnej planety o pośrednich cechach. W innych układach znajduje się wiele planet o wielkości i masie pomiędzy Ziemią a Neptunem. Nazywamy je super-Ziemiami, wyjaśnia Kane. Druga z luk to odległość od Słońca. Merkury położony jest o 0,4 jednostki astronomicznej (j.a.) od naszej gwiazdy, Wenus dzieli od niej 0,7 j.a., Ziemię – 1 j.a., a Marsa – 1,5 j.a. Kolejna planeta, Jowisz, znajduje się już 5,2 j.a. od Słońca. Kane w swoich symulacjach postanowił wypełnić tę lukę. Symulował więc istnienie tam planety o różnej masie i sprawdzał, jak jej obecność wpływała na inne planety.
      Wyniki symulacji – w ramach których Kane badał skutki obecności planety o masie 1-10 mas Ziemi na orbicie odległej od Słońca o 2-4 j.a. – opublikowane na łamach Planetary Science Journal, były katastrofalne dla Układu Słonecznego. Taka fikcyjna planeta wpłynęłaby na orbitę Jowisza, co zdestabilizowałby cały układ Słoneczny. Jowisz, największa z planet, ma masę 318-krotnie większa od Ziemi. Jego grawitacja wywiera więc duży wpływ na otoczenie. Jeśli super-Ziemia lub inny masywny obiekt zaburzyłby orbitę Jowisza, doszłoby do znacznych zmian w całym naszym otoczeniu. W zależności od masy i dokładnej lokalizacji super-Ziemi jej obecność – poprzez wpływ na Jowisza – mogłaby doprowadzić do wyrzucenia z Układu Słonecznego Merkurego, Wenus i Ziemi. Podobny los mógłby spotkać Urana i Neptuna. Jeśli zaś super-Ziemia miałaby znacznie mniejszą masę niż ta prowadząca do katastrofy i znajdowałaby się dokładnie po środku pomiędzy Marsem a Jowiszem, układ taki mógłby być stabilny. Jednak każde odchylenie w jedną lub drugą stronę skończyłoby się katastrofą.
      Badania Kane'a to nie tylko ciekawostka. Pokazują, jak delikatna jest równowaga w Układzie Słonecznym. Ma też znaczenie dla poszukiwania układów planetarnych zdolnych do podtrzymania życia. Mimo że podobne do Jowisza, odległe od swoich gwiazd, gazowe olbrzymy znajdowane są w zaledwie 10% układów, to ich obecność może decydować o stabilności orbit planet skalistych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z NASA napotkali na zadziwiająco masywną czarną dziurę. Jej odkrycie każe ponownie zastanowić się nad teoriami dotyczącymi ewolucji gwiazd.
      Wspomniana czarna dziura jest częścią galaktyki M33, która znajduje się w odległości 3 milionów lat świetlnych od Ziemi. Dane z Chandra X-ray Observatory i teleskopu Gemini wykazały, iż czarna dziura w układzie podwójnym M33 X-7 jest 15,7 razy bardziej masywna niż Słońce. Tym samym jest to najbardziej masywna znana nam gwiazdowa czarna dziura.
      Odkrycie stawia zupełnie nowe pytania o formowanie się czarnych dziur – mówi Jerome Orosz z San Diego State University, jeden z odkrywców M33 X-7.
      Czarna dziura znajduje się w pobliżu towarzyszącej jej gwiazdy, która ma również olbrzymią masę, jest 70 razy cięższa od Słońca. To z kolei najcięższa gwiazda w binarnym systemie, w skład którego wchodzi czarna dziura. Wspomniana gwiazda krąży wokół czarnej dziury przesłaniając ją co trzy i pół doby. To jedyna znana nam czarna dziura w systemie binarnym, która ulega zaćmieniom. Dzięki nim możliwe jest precyzyjne określenie jej masy.
      To olbrzymia gwiazda, której towarzyszy olbrzymia czarna dziura. W przyszłości gwiazda prawdopodobnie zmieni się w supernową i z czasem powstanie para czarnych dziur – stwierdził Jeffrey McClintock z Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics.
      Ewolucja systemu binarnego M33 X-7 jest trudna do przestawienia, gdyż nie zgadza się ze współczesnymi teoriami.
      Otóż gwiazda, z której powstała czarna dziura, musiałaby mieć masę większą, niż istniejąca jeszcze gwiazda wchodząca w skład systemu binarnego. To właśnie przez to, iż jej masa była większa, jako pierwsza zmieniła się w czarną dziurę. Tu powstaje jednak pewien problem. Otóż średnica tej gwiazdy byłaby wówczas większa, niż obecna odległość pomiędzy czarną dziurą a istniejącą gwiazdą. Oznaczałoby to, iż gwiazdy miałyby wspólną część zewnętrznego płaszcza. To z kolei powinno spowodować tak znacznie straty w masie takiego systemu, że niemożliwe byłoby powstanie tak masywnej czarnej dziury, jaką odkryto.
      Powstanie takiej dziury byłoby możliwe jedynie wówczas, gdyby gwiazda, z której czarna dziura się narodziła, traciła masę 10-krotnie wolniej, niż przewidują współczesne modele astronomiczne.
      Jednak takie wolniejsze tracenie masy mogłoby wyjaśniać inne zjawisko, które wcześniej zaobserwowano. Otóż ostatnio astronomowie zauważyli niezwykle jasną supernową SN 2006gy. Gwiazda, która zmieniła się w supernową było 150-krotnie cięższa od Słońca. Oznacza to, że pod koniec swojego życia gwiazdy mogą być znacznie bardziej masywne, niż przewidują współczesne teorie. Innymi słowy, wolniej tracą masę, niż dotychczas sądzono.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...