Powszechnie przyjmuje się, że ponad połowa gwiazd powstających we wszechświecie to gwiazdy podwójne. Gwiazdy pojedyncze takie jak Słońce powstają znacznie rzadziej. Teraz naukowcy z Kalifornii postanowili sprawdzić to założenie.

Dzięki najnowszym danym zebranym przez kosmiczne obserwatorium Gaia, badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley byli w stanie stworzyć obszerny, trójwymiarowy atlas układów podwójnych znajdujących się w promienieniu 3000 lat świetlnych od Ziemi. W swoim atlasie uwzględnili pary gwiazd, których składniki są od siebie stosunkowo daleko oddalone.

Przed tym jak w 2013 r. Europejska Agencja Kosmiczna wyniosła w przestrzeń kosmiczną teleskop Gaia, najlepszy katalog pobliskich gwiazd podwójnych, opracowany na podstawie danych z teleskopu Hipparcos zawierał 200 potencjalnych par gwiazd.

To zupełnie inne rozmiary próbki badawczej. W naszej próbce samych białych karłów jest 17 000

– przyznaje Kareem El-Badry, doktorant na UCB.

Białe karły to pozostałości po gwiazdach podobnych do Słońca, które przeszły już w swojej historii przez miliardy lat stabilnego spalania wodoru, następnie przez fazę czerwonego olbrzyma, aż po odrzuceniu zewnętrznych warstw, stały się stygnącymi powoli białymi karłami.

W najnowszym katalogu astrofizycy uwzględnili 14000 układów składających się z dwóch białych karłów i 16 000 układów, w których jeden z elementów to biały karzeł, a drugi to gwiazda na ciągu głównym.

To stosunkowo mała liczba, jeżeli uwzględnimy fakt, że astronomowie zidentyfikowali w swojej próbce prawie 1,3 miliona potencjalnych układów podwójnych. Mimo tego to właśnie na białych karłach mają zamiar teraz skupić swoją uwagę, ponieważ to właśnie one pozwalają na dużo bardziej precyzyjne ustalenie wieku. O ile gwiazdy ciągu głównego wyglądają tak samo przez długie miliardy lat, to białe karły stygną w taki sam sposób, w tym samym tempie. Co więcej, większość układów podwójnych powstaje w tym samym czasie, dlatego ustalenie wieku białego karła, pozwala dokładniej ustalić wiek gwiazdy ciągu głównego znajdującego się w tym samym układzie.

W naszym spisie znalazło się około piętnastu układów składających się z gwiazdy, planety i białego karła. Układów dwóch gwiazd z planetą jest kilkaset. To niezwykle interesujące układy, bowiem druga gwiazda zazwyczaj wywiera jakiś dynamiczny wpływ na planetę

– mówi El-Badry.

Gdyby nie Gaia, nie byłoby katalogu

Poszukiwanie układów podwójnych nie należy do łatwych zajęć. Z perspektywy obserwatora znajdującego się na Ziemi wiele gwiazd może wyglądać na gwiazdy podwójne, jednak często okazuje się, że jedynie znajdują się na naszej linii wzroku bardzo blisko siebie, ale w rzeczywistości są oddalone od siebie o tysiące lat świetlnych. Ustalenie, które gwiazdy są faktycznie związane ze sobą grawitacyjnie, a które jedynie z naszej perspektywy są blisko siebie wymaga długotrwałych obserwacji. Gaia z kolei jest teleskopem, który został stworzony do pomiarów odległości do gwiazd oraz do pomiarów ich ruchu na niebie. Dane o prędkości, kierunku ruchu i odległości pozwoliły badaczom z Kalifornii na szybkie ustalenie, które gwiazdy faktycznie są gwiazdami podwójnymi.

Naukowcy skupili się na układach podwójnych, których składniki oddalone są od siebie o co najmniej 10 jednostek astronomicznych, czyli 1,5 mln km. Gwiazdy, które są bliżej siebie wyglądają dla teleskopu jak jeden punkt na niebie i wymagają dodatkowych obserwacji spektroskopowych, aby można było ustalić, że patrzymy na dwa, a nie jeden obiekt.

Ponad połowa gwiazd podobnych do Słońca powstaje w układach podwójnych. Około 25 proc. wszystkich gwiazd podobnych do Słońca ma natomiast towarzysza w odległości większej niż 30 AU. Najczęściej występująca odległość między dwiema gwiazdami układu to 30-50 AU

– dodaje astrofizyk.

Jednym z najciekawszych odkryć podczas tworzenia katalogu było odkrycie zaskakującej zależności mas w układach podwójnych: gwiazdy podwójne często są identycznymi bliźniakami. Choć to zdumiewające, bowiem często składniki układu oddalone są od siebie o setki czy tysiące jednostek astronomicznych, to mimo to bardzo często mają one dokładnie taką samą masę.

Badacze przypuszczają, że jest to związane z tym, że oba składniki powstają bardzo blisko siebie, przez co na początku ich istnienia następuje transfer masy między nimi, który sprawia, że oba składniki kończą z tą samą masą, a dopiero potem stopniowo się one od siebie oddalają.

Źródło: http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stab323

By Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Od 2015 r. codziennie pisze i mówi o kosmosie.