Egzotyczne układy podwójne

Zdjęcie gromady kulistej 47 Tucanae wykonane za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra. To zdjęcie ukazuje obszar o szerokości 10 lat świetlnych, na którym znajduje się wiele zmiennych kataklizmicznych (CV). Źródło: NASA/CXC/Michigan State/A. Steiner et al. 2014

Zmienne kataklizmiczne to takie układy gwiazd, w których biały karzeł akreuje materię z krążącego wokół niego mało masywnego towarzysza. Sam proces akrecji ułatwiany jest przez stosunkowo niewielką odległość między gwiazdami; typowy okres orbity wynosi w takich przypadkach od jednej do dziesięciu godzin. Choć rodzina tych egzotycznych układów podwójnych (CV) jest jednorodna, to dzielimy ją na cztery klasy ze względu na fizykę akrecji, erupcje spowodowane przez okazjonalną akrecję, rozbłyski na powierzchni białego karła i pojawianie się linii wodorowych w widmie gwiezdnego towarzysza.

Układy CV obserwujemy w wielu środowiskach w całej galaktyce, ale ich obecność w gromadach kulistych, których odległości i populacje są dobrze zbadane, pozwala na bardziej precyzyjne badania porównawcze ich własności. CV mogą wpływać na ewolucję gromady, podczas gdy na nie wpływ ma gęsto upakowane gwiazdami otoczenie we wnętrzu gromady. Ewolucyjne modele gromad kulistych wskazują, że po około dziesięciu miliardach lat gromada składająca się z miliona gwiazd powinna mieć około dwustu CV – znacznie więcej niż dotychczas zaobserwowano w którejkolwiek gromadzie. Zidentyfikowanie ich nie należy jednak do rzeczy łatwych, ponieważ nie są one zbyt jasne i na dodatek skrywają się w zatłoczonym środowisku.

Maureen van den Berg oraz Josh Grindlay, astronomowie z Harvardu wraz ze współpracownikami odkryli dwadzieścia dwie nowe CV w pobliskiej gromadzie 47 Tucanae (47 Tuc) wykorzystując pomiary wykonane za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i Hubble’a podnosząc całkowitą liczbę znanych CV w tej gromadzie do czterdziestu trzech. Zatem naukowcy odkryli, że w 47 Tuc znajduje się znacznie mniej jasnych CV niż dotychczas oczekiwano.

Wiele gromad kulistych charakteryzuje się znacznym wzrostem zagęszczenia gwiazd w centrum (tak zwany scenariusz kolapsu jądra). Naukowcy twierdzą, że wysokie zagęszczenie centralnego obszaru gromady doprowadziło do wielu bliskich przejść między gwiazdami, które doprowadziły do powstania młodszych i jaśniejszych CV. Gromada kulista 47 Tuc nie doświadczyła kolapsu jądra, co może tłumaczyć stosunkowo niewielką liczbę odkrytych tam jasnych CV. Te nowe wyniki wskazują, że populacja CV w 47 Tuc jest kombinacją pierwotnych CV i innych powstałych wskutek oddziaływań dynamicznych na wczesnych etapach ewolucji gromady.

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics