Gwiezdny taniec z dramatycznym zakończeniem

Podczerwona mgławica J005311. Źródło: Wasilij Gvaramadse/Uniwersytet Moskiewski

Astronomowie z Uniwersytetu w Bonn wraz ze swoimi współpracownikami z Moskwy zidentyfikowali nietypowy obiekt na niebie. Najprawdopodobniej jest to produkt fuzji dwóch gwiazd, które zakończyły swoje życie dawno temu. Po miliardach lat krążenia wokół wspólnego środka masy, te tak zwane białe karły złączyły się ze sobą i wróciły do żywych. W bliskiej przyszłości, ich życie może czekać prawdziwy, huczny koniec. Wyniki badań opublikowano w periodyku Nature.

Wyjątkowo rzadko występujący produkt połączenia dwóch obiektów został odkryty przez naukowców z Uniwersytetu Moskiewskiego. Na zdjęciach wykonanych przez satelitę WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) badacze odkryli mgławicę gazową z bardzo jasną gwiazdą w samym centrum. Co ciekawe, mgławica emitowała niemal wyłącznie promieniowanie podczerwone i prawie nic w pasmie widzialnym. “Nasi koledzy z Moskwy uświadomili sobie, że to dowód na nietypowy sposób powstania obserwowanego obiektu” tłumaczy dr Gtz Grafener z Argelander Institute for Astronomy na Uniwersytecie w Bonn.

W Bonn widmo promieniowania emitowanego przez mgławicę i jej gwiazdę centralną zostało poddane analizie. W ten sposób, badacze z AIfA byli w stanie wykazać, że ów enigmatyczny obiekt niebieski nie zawiera ani wodoru ani helu – to charakerystyczna cecha wnętrza białych karłów. Gwiazdy takie jak nasze słońce generują swoją energię w procesie spalania wodoru. Gdy wszystkie zapasy wodoru zostaną wyczerpane, gwiazdy zaczynają spalać hel. Niemniej jednak, gwiazdy takie nie są w stanie produkować cięższych pierwiastków – ich masa jest niewystarczająca do wytworzenia wystarczająco wysokich temperatur. Gdy cały hel zostanie zużyty, procesy spalania ustają, a gwiazdy stygną zamieniając się z czasem w tak zwane białe karły.

Zazwyczaj ich życie dobiega końca w tym momencie. Tak jednak nie było w przypadku J005311 – tak naukowcy wyzwali swoje nowe odkrycie w gwiazdozbiorze Kasjopei, 10 000 lat świetlnych od Ziemi. “Przypuszczamy, że dwa białe karły powstały tam blisko siebie wiele miliardów lat temu” tłumaczy prof. Norbert Langer z AIfA. “Krążyły wokół siebie emitując egzotyczne zaburzenia czasoprzestrzeni, tak zwane fale grawitacyjne”. W procesie tym stopniowo traciły energię, a odległość między nimi coraz bardziej malała, aż doszło do połączenia obu obiektów.

Zdjęcia z WISE w podczerwieni na 22 mikronach oraz zdjęcie w zakresie optycznym H alfa, na którym mgławica w ogóle nie jest widoczna. Źródło: Wasilij Gvaramadse

Po połączeniu ich całkowita masa była wystarczająca do tworzenia pierwiastków cięższych od wodoru i helu. Gwiezdny piec zaczął pracować ponownie. “Takie zdarzenia są wyjątkowo rzadkie” mówi Grafener. “W naszej galaktyce jest zapewne kilka takich obiektów, a nam się udało odkryć jeden z nich”.

To niesamowity łut szczęścia. Niemniej jednak badacze przekonani są co do swojej interpretacji. Po pierwsze, gwiazda w centrum mgławicy świeci 40 000 razy jaśniej niż słońce, dużo jaśniej niż jakikolwiek inny pojedynczy biały karzeł. Dodatkowo widmo wskazuje, że J005311 emituje wyjątkowo silny wiatr gwiezdny – strumień materii emitowany z powierzchni gwiazdy. Do napędu wiatru służy promieniowanie generowane w procesie spalania. Przy prędkości 16 000 kilometrów na sekundę, wiatry emitowane przez J005311 są tak silne, czynnik ten nie wystarczy do wyjaśnienia takiej prędkości. Niemniej jednak złączone białe karły najprawdopodobniej posiadają bardzo silne rotujące pole magnetyczne. “Nasze symulacje wskazują, że to pole działa niczym turbina, która dodatkowo przyspiesza wiatr gwiezdny” dodaje Grafener.

Niestety, nowe życie J005311 nie będzie zbyt długie. W ciągu zaledwie kilku tysięcy lat gwiazda zamieni wszystkie pierwiastki w żelazo i znowu zgaśnie. Z uwagi na to, że w złączeniu masa obiektu wzrosła powyżej granicy 1,4 masy Słońca, gwiazdę czeka wyjątkowy los. Gwiazda zapadnie się pod wpływem własnej grawitacji. Jednocześnie elektrony i protony tworzące jej masę połączą się w neutrony. Powstała w ten sposób gwiazda neutronowa będzie miała znacznie mniejsze rozmiary, zaledwie kilka kilometrów średnicy, jednocześnie będzie masywniejsza od całego Układu Słonecznego.

J005311 nie odejdzie jednak po cichu. Zapadanie pod wpływem grawitacji doprowadzi do eksplozji supernowej.

Źródło: University of Bonn

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.