Czerwony olbrzym ożywił pozostałość po dawnej gwieździe

Kosmiczne obserwatorium Integral zaobserwowało rzadkie zdarzenie: moment, w którym wiatry emitowane przez dużego czerwonego olbrzyma obudziły jego wolno rotującego towarzysza, jakim jest jądro dawnej gwiazdy, przywracając go do życia w rozbłysku promieniowania rentgenowskiego.

Rozbłysk promieniowania rentgenowskiego został po raz pierwszy zarejestrowany przez Integral w dniu 13 sierpnia 2017 roku i pochodził z nieznanego źródła w kierunku zatłoczonego centrum Drogi Mlecznej. Nagłe odkrycie spowodowało lawinę dalszych obserwacji w kolejnych tygodniach, które miały na celu zlokalizowanie źródła.

Obserwacje pozwoliły dostrzec silnie namagnetyzowaną i powoli rotującą gwiazdę neutronową, która prawdopodobnie właśnie zaczęła pożerać materię z towarzyszącego jej czerwonego olbrzyma.

[AdSense-A]

 

Gwiazdy o masie Słońca oraz te o masie do ośmiu mas Słońca pod koniec swojego życia przechodzą w stadium czerwonego olbrzyma. Ich zewnętrzne powłoki rozszerzają się i rozciągają na miliony kilometrów, a ich pyłowo-gazowe zewnętrzne warstwy wywiewane są w kierunku od gwiazdy centralnej w stosunkowo powolnych wiatrach, których prędkość sięga kilkuset kilometrów na sekundę.

Jeszcze większe gwiazdy o masie do 25-30 mas Słońca, szybko spalają całe swoje paliwo jądrowe i eksplodują jako supernowe czasami pozostawiając po sobie rotujące jądro o silnym polu magnetycznym – tak zwane gwiazdy neutronowe. Te malutkie jądra charakteryzują się masą niemal 1,5 masy Słońca upakowaną w sferę o średnicy zaledwie 10 kilometrów – przez co są jednymi z najgęstszych obiektów w przestrzeni kosmicznej.

Gwiazdy w układach podwójnych nie są niczym szczególnym, ale odkrycie układu gwiazdy neutronowej i czerwonego olbrzyma jest czymś stosunkowo rzadkim – to tak zwane symbiotyczne rentgenowskie układy podwójne. Znamy ich nie więcej niż dziesięć.

„Integral zarejestrował unikatowy moment narodzin rzadkiego rodzaju układu podwójnego” mówi Enrico Bozzo z Uniwersytetu Genewskiego i główny autor artykułu naukowego opisującego odkrycie. „Czerwony olbrzym wyemitował wystarczająco gęsty wolny wiatr, który karmi jego neutronowego towarzysza, co z kolei spowodowało emisję wysoko-energetycznego promieniowania z martwego jądra po dawnej gwieździe”.

Omawiana para gwiazd faktycznie należy do osobliwych. Obserwacje przeprowadzone za pomocą teleskopów kosmicznych XMM-Newton oraz NuSTAR wykazały, że gwiazda neutronowa wykonuje pełen obrót wokół własnej osi co dwie godziny – to bardzo długo w porównaniu do innych gwiazd neutronowych, które mogą rotować wiele razy na sekundę. Przeprowadzone później pomiary pola magnetycznego tej gwiazdy neutronowej pozwoliły określić, że jest ono nad wyraz silne.

Silne pole magnetyczne zazwyczaj wskazuje na młodą gwiazdę neutronową, bowiem siła pola zazwyczaj spada z czasem. Czerwony olbrzym jest natomiast dużo starszy.

„To naprawdę zagadkowe obiekty. Może być tak, że labo pole magnetyczne gwiazdy neutronowej nie słabnie znacząco w czasie, albo gwiazda neutronowa powstała dużo później w historii tego układu podwójnego. Oznaczałoby to, że uległa ona kolapsowi z etapu białego karła w gwiazdę neutronową wskutek długiego okresu pożerania materii z czerwonego olbrzyma”.

[AdSense-B]

 

W układzie młodej gwiazdy neutronowej i starego czerwonego olbrzyma, w pewnym momencie wiatry podróżujące z nadętego olbrzyma zaczną opadać na mniejszą gwiazdę przyspieszając tempo jej rotacji i powodując emisję promieniowania rentgenowskiego.

„Nie widzieliśmy tego obiektu przez ostatnie 15 lat naszych obserwacji za pomocą Integral, zatem uważamy, że dostrzegliśmy pierwsze rozbłyski rentgenowskie z tego układu” mówi Erik Kuulkers, naukowiec projektu Integral w ESA. „Będziemy kontynuowali obserwacje zachowania tego układu, aby sprawdzić czy nie jest to tylko przedłużony okresowy wzrost ilości wiatru, aczkolwiek jak dotąd nie widzimy w nim żadnych znaczących zmian”.

Źródło: ESA