Astronomowie używający teleskopów Gemini North i Keck II zaglądali do gwałtownego układu podwójnego gwiazd, aby odkryć, że jedna z oddziałujących gwiazd straciła tyle masy dla swojego partnera, że cofnęła się do dziwnego, bezwładnego ciała przypominającego nieznany typ gwiazdy.
Niezdolna do podtrzymania syntezy jądrowej w jej jądrze i skazana na orbitę ze swoim znacznie bardziej energicznym partnerem białego karła przez miliony lat, martwa gwiazda jest zasadniczo nowym, nieokreślonym typem obiektu gwiezdnego.
„Podobnie jak klasyczna linia o pokrzywdzonym partnerze w romantycznym związku, mniejsza dawca dawała, dawała i dawała trochę więcej, dopóki nie pozostało jej nic do dawania” - mówi Steve B. Howell, astronom z Wisconsin-Indiana-Yale -NOAO (WIYN) i National Optical Astronomy Observatory, Tucson, AZ. „Teraz gwiazda dawcy osiągnęła ślepy zaułek - jest zbyt masywna, aby uznać ją za superplanetę, jej skład nie pasuje do znanych brązowych karłów, a jej masa jest zbyt niska, aby być gwiazdą. Nie ma prawdziwej kategorii dla obiektu w takiej otchłani ”.
Układ podwójny, znany jako EF Eridanus (w skrócie EF Eri), znajduje się 300 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Eridanus. EF Eri składa się z słabej gwiazdy białego karła o około 60 procentach masy Słońca i obiektu dawcy nieznanego typu, który ma szacunkową masę zaledwie 1/20 masy Słońca.
Howell i Thomas E. Harrison z New Mexico State University przeprowadzili w grudniu bardzo precyzyjne pomiary w podczerwieni układu gwiazd podwójnych, wykorzystując możliwości spektrograficzne urządzenia do obrazowania w bliskiej podczerwieni (NIRI) na teleskopie Gemini North i NIRSPEC na Keck II na Mauna Kea w grudniu Odpowiednio 2002 i wrzesień 2003. Wspomagających obserwacji dokonano za pomocą 2,1-metrowego teleskopu w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak niedaleko Tucson we wrześniu 2002 r.
EF Eri jest rodzajem podwójnego układu gwiazd znanego jako magnetyczne zmienne kataklizmiczne. Harrison, współautor artykułu na temat odkrycia, który ma zostać opublikowany w magazynie Astrophysical Journal z 20 października, może wytworzyć o wiele więcej tych „martwych” obiektów. „Tego typu układy nie są generalnie uwzględniane w zwykłych liczbach spisowych układów gwiezdnych w typowej galaktyce”, mówi Harrison. „Z pewnością należy je uważniej rozważać”.
Biały karzeł w EF Eri jest skompresowaną, wypaloną resztką gwiazdy typu słonecznego, która ma teraz mniej więcej tę samą średnicę co Ziemia, choć nadal emituje obfite ilości światła widzialnego. Howell i Harrison zaobserwowali EF Eri w podczerwieni, ponieważ światło podczerwone z pary jest naturalnie zdominowane przez ciepło i emisje o większej długości fali z obiektu wtórnego.
Naukowa praca detektywistyczna nad wydedukowaniem elementów tego układu podwójnego była znacznie skomplikowana przez promieniowanie cyklotronowe emitowane w postaci swobodnych elektronów spiralnych wzdłuż linii potężnego pola magnetycznego białego karła. Pole magnetyczne białego karła jest około 14 milionów razy silniejsze niż Słońce. Powstałe promieniowanie cyklotronowe jest emitowane głównie w części widma w podczerwieni.
„W naszej początkowej spektroskopii EF Eri zauważyliśmy, że niektóre części światła ciągłego w podczerwieni stały się około 2-3 razy jaśniejsze przez pewien czas, a następnie zniknęły. To rozjaśnienie powtarzało się na każdej orbicie i dlatego musiało pochodzić z układu podwójnego - wyjaśnia Howell. „Najpierw myśleliśmy, że zmiana jasności wynika z różnicy między podgrzewaną stroną a chłodniejszą stroną dawcy, ale dalsze obserwacje z Bliźniętami i Keckiem wskazywały na promieniowanie cyklotronowe. „Widzimy” ten dodatkowy komponent podczerwieni w fazach, które pojawiają się, gdy promieniowanie jest wysyłane w naszym kierunku, i nie widzimy go, gdy promień wskazuje w innych kierunkach ”.
81-minutowy okres orbitalny dwóch obiektów wynosił prawdopodobnie cztery lub pięć godzin, kiedy proces transferu masy rozpoczął się około pięć miliardów lat temu. Pierwotnie obiekt wtórny mógł być również podobny do Słońca, z być może 50-100 procent masy Słońca.
„Kiedy zaczyna się ten interaktywny proces przenoszenia masy z gwiazdy wtórnej do białego karła i dlaczego się zatrzymał, oba pozostają nam nieznane”, mówi Howell. Podczas tego procesu powtarzające się wybuchy i wybuchy nowych były bardzo prawdopodobne. Fizyka tego procesu spowodowała również, że dwa obiekty zbliżają się spiralnie do siebie. Dziś oba obiekty krążą wokół siebie z mniej więcej taką samą odległością, jak odległość od Ziemi do Księżyca. Obiekt dawcy cofnął się do ciała o średnicy w przybliżeniu równej planecie Jowisz.
Howell twierdzi, że łączna moc obserwacyjna 8-metrowych teleskopów Gemini i 10-metrowych teleskopów Keck i ich dużych zwierciadeł głównych, które były niezbędne w tych badaniach, jasno pokazuje, że ani cechy spektralne dawcy, ani jego skład nie pasują do żadnego znanego rodzaju brązowy karzeł lub planeta.
Derek Homeier University of Georgia stworzył serię modeli komputerowych, które próbują odtworzyć warunki w EF Eri, ale nawet najlepsze z nich nie pasują idealnie.
Kształt widm wskazuje na bardzo fajny obiekt (około 1700 stopni Kelvina, co odpowiada chłodnemu brązowemu karzełowi), ale nie mają one tego samego szczegółowego kształtu ani kluczowych cech widm brązowego karła. Najfajniejsze normalne gwiazdy (gwiazdy o bardzo niskiej masie typu M) mają około 2500 stopni K, a Jowisz ma 124 stopnie K. Szacuje się zbliżone egzoplanety „gorącego Jowisza” wykryte pośrednio przez innych astronomów wykorzystujących ich efekt grawitacyjny na gwiazdy macierzyste wynosić 1000–1 600 stopni K.
Istnieje niewielka szansa, że układ EF Eri mógł pierwotnie składać się z progenitora dzisiejszej gwiazdy białego karła i pewnego rodzaju „superplanety”, która przetrwała ewolucję białego karła, aby uzyskać obserwowany układ, ale jest to uważane za mało prawdopodobne.
„Istnieje około 15 innych znanych systemów binarnych, które mogą być podobne do EF Eri, ale żaden z nich nie został wystarczająco zbadany, aby powiedzieć”, mówi Howell. „Pracujemy teraz nad niektórymi z nich i staramy się ulepszać nasze modele, aby lepiej pasowały do widm w podczerwieni”.
Współautorami tego artykułu na temat EF Eri są Paula Szkody z University of Washington w Seattle oraz Joni Johnson i Heather Osborne ze stanu Nowy Meksyk.
3,5-metrowy teleskop WIYN znajduje się w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak, 55 mil na południowy zachód od Tucson, AZ. Kitt Peak National Observatory jest częścią National Optical Astronomy Observatory, które jest prowadzone przez Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), Inc., na podstawie umowy o współpracy z National Science Foundation (NSF).
Do krajowych agencji badawczych, które tworzą partnerstwo Gemini Observatory, należą: National National Science Foundation (NSF), Brytyjska Rada Badań Fizyki i Astronomii (PPARC), National National Council Council (NRC), chilijska Comisi? N Nacional de Investigaci ? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), Australian Research Council (ARC), argentyńska Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) oraz brazylijska Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico ( CNPq). Obserwatorium jest zarządzane przez AURA na podstawie umowy o współpracy z NSF.
W.M. Obserwatorium Keck jest prowadzone przez California Association for Research in Astronomy (CARA), partnerstwo naukowe California Institute of Technology, University of California oraz National Aeronautics and Space Administration.
Oryginalne źródło: Gemini News Release
