Binarne układy gwiazd zaćmieniowe są stosunkowo powszechne w naszym Wszechświecie. Dla zwykłego obserwatora układy te wyglądają jak pojedyncza gwiazda, ale w rzeczywistości składają się z dwóch gwiazd krążących blisko siebie. Badanie tych układów daje astronomom możliwość bezpośredniego pomiaru podstawowych właściwości (tj. Mas i promieni) tych układów odpowiednich elementów gwiezdnych.
Niedawno zespół brazylijskich astronomów zaobserwował rzadki widok w Drodze Mlecznej - zaćmienia układu podwójnego złożonego z białego karła i brązowego karła o niskiej masie. Jeszcze bardziej niezwykły był fakt, że cykl życia białego karła przedwcześnie został przerwany przez jego towarzysza brązowego karła, co spowodowało jego przedwczesną śmierć poprzez powolne pochłanianie materiału i „głodzenie” go na śmierć.
Badanie, które wyszczególniło ich wyniki, zatytułowane „HS 2231 + 2441: system HW Vir złożony z białego karła o niskiej masie i brązowego karła”, zostało niedawno opublikowane Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society. Zespołowi kierował Leonardo Andrade de Almeida, doktorant z Instytutu Astronomii, Geofizyki i Nauk Atmosferycznych Uniwersytetu São Paolo (IAG-USP) oraz członkowie National Institute for Space Research (MCTIC), a także State University of Feira de Santana.
Na potrzeby swoich badań zespół przeprowadził obserwacje układu podwójnego gwiazd w latach 2005–2013 za pomocą obserwatorium Pico dos Dias w Brazylii. Dane te zostały następnie połączone z informacjami z teleskopu Williama Herschela, który znajduje się w Observatorio del Roque de los Muchachos na wyspie La Palma. System ten, znany jako HS 2231 + 2441, składa się z białej gwiazdy karła i towarzysza brązowego karła.
Białe karły, które są ostatnim etapem gwiazd pośrednich lub o małej masie, są zasadniczo tym, co pozostało po tym, jak gwiazda wyczerpała wodór i paliwo helowe i zdmuchnęła zewnętrzne warstwy. Z drugiej strony brązowy karzeł jest obiektem podrzędnym o masie, która umieszcza go między masą gwiazdy i planety. Znalezienie układu podwójnego składającego się z obu obiektów w tym samym systemie jest czymś, czego astronomowie nie widzą codziennie.
Jak wyjaśnił Leonardo Andrade de Almeida w komunikacie prasowym FAPESP: „Ten typ binarnych plików o niskiej masie jest stosunkowo rzadki. Do tej pory zaobserwowano tylko kilkadziesiąt. ”
Ta szczególna para dwójkowa składa się z białego karła, który ma między dwadzieścia a trzydzieści procent masy Słońca - 28500 K (28272 ° C; 50840 ° F) - podczas gdy brązowy karzeł jest około 34-36 razy większy niż Jowisz. To sprawia, że HS 2231 + 2441 jest najmniej masywnym badanym do tej pory układem podwójnym zaćmień.
W przeszłości pierwotna (biały karzeł) była normalną gwiazdą, która ewoluowała szybciej niż jej towarzysz, ponieważ była bardziej masywna. Po wyczerpaniu paliwa wodorowego uformował rdzeń płonący helem. W tym momencie gwiazda stała się czerwonym olbrzymem, co dzieje się, gdy gwiazdy podobne do Słońca opuszczają swoją główną fazę sekwencji. Charakteryzowałoby się to ogromnym rozszerzeniem, którego średnica przekraczała 150 milionów km (93,2 miliona mil).
W tym momencie Almeida i jego koledzy doszli do wniosku, że zaczął oddziaływać grawitacyjnie z jego wtórnym (brązowym karłem). Tymczasem brązowy karzeł zaczął być przyciągany i pochłaniany przez atmosferę pierwotną (tj. Jej otoczkę), co spowodowało, że straciła moment pędu orbity. W końcu potężna siła przyciągania przekroczyła siłę grawitacji, utrzymując kopertę zakotwiczoną do gwiazdy.
Kiedy to się stało, zewnętrzne warstwy gwiazdy głównej zaczęły być usuwane, odsłaniając jądro helu i wysyłając ogromne ilości materii do brązowego karła. Z powodu tej utraty masy resztka skutecznie umarła, stając się białym karłem. Brązowy karzeł zaczął następnie krążyć wokół głównego białego karła z krótkim okresem orbitalnym wynoszącym zaledwie trzy godziny. Jak wyjaśnił Almeida:
„Przeniesienie masy z bardziej masywnej gwiazdy, pierwotnego obiektu, na jej towarzysza, który jest obiektem wtórnym, było wyjątkowo gwałtowne i niestabilne i trwało krótko… Obiekt wtórny, który jest teraz brązowym karłem, musi nabrały również pewnej wagi, gdy dzieliły swoją obwiednię z pierwotnym obiektem, ale nie na tyle, aby stać się nową gwiazdą. ”
Ta sytuacja jest podobna do tego, co astronomowie zauważyli zeszłego lata podczas badania układu podwójnego gwiazd zwanego WD 1202-024. Tutaj również znaleziono towarzysza brązowego karła krążącego wokół białego karła pierwotnego. Co więcej, zespół odpowiedzialny za odkrycie wskazał, że brązowy karzeł prawdopodobnie został przyciągnięty bliżej białego karła po wejściu w fazę czerwonej gałęzi olbrzyma (RGB).
W tym momencie brązowy karzeł zrzucił pierwotną część swojej atmosfery, odsłaniając rdzeń pozostałości białego karła. Podobnie oddziaływanie pierwotne z towarzyszem brązowego karła spowodowało przedwczesną śmierć gwiezdną. Fakt, że dwa takie odkrycia nastąpiły w krótkim czasie, jest dość przypadkowy. Biorąc pod uwagę wiek Wszechświata (który ma około 13,8 miliarda lat), martwe obiekty mogą powstawać tylko w układach podwójnych.
W samej Drodze Mlecznej około 50% gwiazd o niskiej masie istnieje jako część układu podwójnego, podczas gdy gwiazdy o dużej masie występują prawie wyłącznie w parach podwójnych. W takich przypadkach około trzy czwarte będzie w jakiś sposób oddziaływać z towarzyszem - wymieniając masę, przyspieszając ich obroty i ostatecznie łącząc się.
Jak wskazał Almeida, badanie tego układu podwójnego i tych podobnych może poważnie pomóc astronomom zrozumieć, w jaki sposób powstają gorące, zwarte obiekty, takie jak białe karły. „Układy podwójne oferują bezpośredni sposób pomiaru głównego parametru gwiazdy, jakim jest jej masa”, powiedział. „Właśnie dlatego układy podwójne mają kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia cyklu życia gwiazd”.
Dopiero w ostatnich latach odkryto gwiazdy białego karła o niskiej masie. Znalezienie układów podwójnych, w których współistnieją z brązowymi karłami - w zasadzie nieudanymi gwiazdami - to kolejna rzadkość. Ale z każdym nowym odkryciem wzrasta możliwość badania zakresu możliwości w naszym Wszechświecie.
