Bardzo rzadkie odkrycie: nieudana gwiazda okrąża pozostałość po gwieździe w zaledwie 71 minut

Międzynarodowy zespół astronomów analizujący dane zebrane przez Kosmiczny Teleskop Kepler odkrył prawdziwą igłę w stogu siana: układ podwójny składający się z nieudanej gwiazdy – brązowego karła, oraz z pozostałości po umarłej gwieździe – białego karła. Jedną z cech układu, która przesądza o jego wyjątkowości jest okres orbitalny obu obiektów wynoszący zaledwie 71,2 minuty. Oznacza to, że prędkości z jakimi gwiazdy krążą wokół wspólnego środka masy osiągają wartość ok. 100 km/s. Wykorzystując do swoich badań pięć różnych teleskopów naziemnych na trzech kontynentach, badacze byli w stanie określić, że układ podwójny składa się z brązowego karła o masie 6,7% masy Słońca (czyli ok. 67 mas Jowisza) oraz białego karła o masie około 40% masy Słońca. Co więcej, naukowcy doszli do wniosku, że biały karzeł rozpocznie pożerać brązowego karła za niecałe 250 milionów lat, co oznacza, że ten konkretny układ podwójny jest zmienną pre-kataklizmiczną o najkrótszym jak dotąd zaobserwowanym okresie.

Gorący biały karzeł pierwotnie zidentyfikowano w ramach przeglądu SDSS jako WD1202-024. Wtedy przyjęto, że jest to pojedyncza gwiazda. Informację o tym, że w rzeczywistości biały karzeł jest elementem bardzo ciasnego układu podwójnego o okresie zaledwie 71 minut podał dr Lorne Nelson z Bishop’s University podczas dorocznego spotkania AAS w Austin w Teksasie.

Dr Saul Rappaport (MIT) oraz Andrew Vanderburg (CfA) analizowali krzywe zmian blasku ponad 28 000 obiektów z przeglądu K2, kiedy jedna z obserwacji przykuła ich uwagę. W przeciwieństwie do tranzytów egzoplanet, które przechodzą na tle tarczy swojej gwiazdy macierzystej powodując niewielki spadek jasności gwiazdy, ta krzywa zmian blasku przedstawiała stosunkowo głębokie i szerokie zaćmienia obiektu przyczyniającego się do jasności obiektu między zaćmieniami, co uważa się za oświetlenie chłodnego elementu przez dużo gorętszego białego karła.

Zespół szybko opracował model układu podwójnego, w którym gorący biały karzeł zbudowany z helu zaćmiewany jest przez dużo chłodniejszego brązowego karła.

Ostateczny los WD1202 jako zmienna kataklizmiczna. Brązowy karzeł przekracza granicę Roche’a i zaczyna tracić masę na rzecz kompaktowego białego karła. Dysk akrecyjny gorącego gazu wodorowego otacza białego karła. Źródło: Bishop’s University

Pozostały jednak ważne pytanie. Cytując za Lorne Nelson: Stworzyliśmy obszerny model, ale wciąż musieliśmy rozwiązać inne kwestie, odpowiedzieć sobie na pytanie w jaki sposób ten system powstał i jaki będzie jego los. W celu znalezienia odpowiedzi na te pytania zespół wykorzystał wyrafinowane modele komputerowe symulujące formowanie i ewolucję WD1202. Według opracowanego scenariusza pierwotny układ podwójny składał się ze zwykłej gwiazdy o masie 1,25 masy Słonca i brązowego karła, które krążyły wokół wspólnego środka masy po orbicie o okresie 150 dni. Gwiazda zwiększała swoje rozmiary wraz z wiekiem przechodząc w stadium czerwonego olbrzyma i pochłaniając brązowego karła. Brązowy karzeł po spirali zbliża się do środka czerwonego olbrzyma i powoduje unoszenie większości masy czerwonego olbrzyma od jądra i jej wywianie na zewnątrz. W efekcie pozostaje nam brązowy karzeł na wyjątkowo ciasnej, krótkookresowej orbicie wokół gorącego, helowego jądra olbrzyma. Jądro czerwonego olbrzyma ochładza się i przechodzi w stadium białego karła, którego obserwujemy obecnie –  tłumaczy Nelson. Według przeprowadzonych obliczeń, pierwotny układ podwójny powstał ok. 3 miliardów lat temu, a brązowy karzeł został pochłonięty przez czerwonego olbrzyma jakieś 50 milionów lat temu.

Co zatem czeka nas w przyszłości? Według członków zespołu emisja fal grawitacyjnych stopniowo wyciągnie energie orbitalną układu na tyle, że za jakieś 250 milionów lat (lub mniej) odległość między białym karłem a brązowym karłem będzie na tyle niewielka, że brązowy karzeł zacznie być odzierany z materii przez białego karła. Gdy to się stanie, układ podwójny będzie wykazywał wszystkie cechy zmiennej kataklizmicznej (CV) takie jak nierówna krzywa zmian blasku spowodowana przez akrecję z dysku otaczającego białego karła. Z tego też powodu zespół badaczy uważa, że WD1202 może być uważany za pre-CV o najkrótszym jak dotąd obserwowanym okresie.

Wyniki badań zgłoszono do publikacji w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Źródło: Bishop’s University

Komentarze

comments