Śmiertelny pocałunek dwóch gwiazd przed zagładą

Artist’s impression of the hottest and most massive touching d

Korzystając z należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) międzynarodowy zespół astronomów odkrył najgorętszy i najmasywniejszy układ podwójny gwiazd, w którym komponenty są tak blisko siebie, że się fizycznie ze sobą stykają. Dwie gwiazdy w ekstremalnym układzie VFTS 352 zdążają ku zagładzie, w której tu albo połączą się w jedną wielką gwiazdę, albo stworzą podwójną czarną dziurę.

Układ podwójny oznaczony VFTS 352 znajduje się 160 000 lat świetlnych od nas w Mgławicy Tarantula. Ten niesamowity region stanowi najbardziej aktywny obszar gwiazdotwórczy w bliskim Wszechświecie, a nowe obserwacje uzyskane za pomocą VLT odkryły przed nami fakt, że ta para młodych gwiazd jest jak dotąd najbardziej ekstremalną i najdziwniejszą jaką znamy.

Location of VFTS 352 in the Large Magellanic Cloud

VFTS 352  składa się z dwóch bardzo gorących, jasnych i masywnych gwiazd okrążających się wzjamnie w nieco ponad jeden dzień. Środki gwiazd oddalone są od siebie o zaledwie 12 milionów kilometrów. Co więcej gwiazdy są tak blisko siebie, że ich powierzchnie się stykają i tworzą most między obiema gwiazdami. VFTS 352 nie tylko jest najmasywniejszą w tej klasie układów podwójnych kontaktowych – charakteryzuje się masą równą 57 masom Słońca – lecz także składa się z najgorętszych składników – których temperatura powierzchni przekracza 40 000 stopni Celsjusza.

Ekstremalne gwiazdy takie jak dwa komponenty układu VFTS 352 odgrywają kluczową rolę w ewolucji galaktyk i uważane są za główne źródła pierwiastków takich jak tlen. Tego typu układy podwójne wiązane są także z egzotycznym zachowaniem takim jak w przypadku „gwiezdnych wampirów”, gdzie mniejsze komponenty wysysają materię z powierzchni większego sąsiada.

Jednak w przpadku VFTS 352 obie gwiazdy są niemal identycznego rozmiaru. Tym samym materia nie jest wysysana z jednej gwiazdy przez drugą. Gwiazdy tworzące ten układ posiadają część wspólną stanowiącą ok. 30 procent masy.

Tego typu system to bardzo rzadkie znalezisko ponieważ ta faza w życiu gwiazd jest bardzo krótka, więc ciężko trafić akurat na ten moment. Z uwagi na to, że te gwiazdy są tak blisko siebie, astronomowie uważają, że silne oddziaływania pływowe prowadzącą do wydajnego mieszania się materii we wnętrzach obu gwiazd.

„VFTS 352 to jak dotąd najlepszy przykład gorącego i masywnego układu podwójnego, który wykazuje takie mieszanie wewnętrzne,” tłumaczy główny autor opracowania Leonardo A. Almeida z University of Sao Paulo w Brazylii.

Astronomowie przewidują, że VFTS 352 czeka potężny kataklizm, który może rozwinąć się dwutorowo. Może dojść do połączenia dwóch gwiazd, które doprowadziłoby do powstania gwałtownie obracającej się i prawdopodobnie magnetycznej, gigantycznej gwiazdy pojedynczej. „Jeżeli będzie się gwałtownie obracała może skończyć życie w jednym z najbardziej energetycznych wybuchów we Wszechświecie znanym jako długotrwały rozbłysk promieniowania gamma,” mówi główny naukowiec projektu Hugues Sana z University of Leuven w Belgii.

Drugą możliwość tłumaczy główny astrofizyk teoretyczny zespołu – Selma de Mink z University of Amsterdam: „Jeżeli gwiazdy wystarczająco się ze sobą wymieszają, pozostaną kompaktowe i VFTS 352 może uniknąć połączenia. Taka sytuacja poprowadziłaby układ na nową ścieżkę ewolucji, zupełnie inną od przewidywań klasycznej ewolucji gwiazd. W przypadku VFTS 352 składniki zakończyłyby życie w eksplozjach supernowej tworząc ciasny układ podwójny czarnych dziur. Taki obiekt byłby intensywnym źródłem fal grawitacyjnych.”

Dowiedzenie istnienia drugiej ścieżki ewolucyjnej byłoby przełomem na polu astrofizyki gwiazd. Jednak niezależnie od tego w jaki sposób VFTS 352 zakończy swoje życie, układ ten już teraz dostarczył astronomom nowych informacji o słabo zrozumiałych procesach ewolucyjnych masywnych, kontaktowych układów podwójnych.

Źródło: ESO