Bildkredit: ESO
Astronomer har upptäckt ett par vita dvärgstjärnor som kretsar kring varandra på bara 80 000 km avstånd (1/5 avståndet mellan jorden och månen) - det närmaste binära systemet som någonsin upptäckts. Systemet, känt som RX J0806.3 + 1527, undersöktes med European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT), och observatörerna märkte att objektet dimmade en gång var femte minut föreslår ett binärt system.
Observationer med ESO: s Very Large Telescope (VLT) i Chile och den italienska Telescopio Nazionale Galileo (TNG) på Kanarieöarna under de senaste två åren har gjort det möjligt för en internationell grupp astronomer [1] att upptäcka den verkliga naturen hos ett exceptionellt binärt stjärnsystem .
Detta system, betecknat RX J0806.3 + 1527, upptäcktes först som en röntgenkälla med variabel ljusstyrka - en gång var femte minut "stängs av" för ett kort ögonblick. De nya iakttagelserna har visat utan tvekan att denna period återspeglar omloppsrörelsen hos två "vita dvärg" -stjärnor som kretsar kring varandra på bara 80 000 km avstånd. Var och en av stjärnorna är ungefär lika stora som jorden och det är den kortaste omloppsperioden som är känd för något binärt stjärnsystem.
VLT-spektrumet visar linjer med joniserat helium, vilket indikerar att närvaron av ett överväldigt hett område på en av stjärnorna - en "hot spot" med en temperatur på ca. 250 000 grader. Systemet är för närvarande i ett sällan sett, övergående evolutionärt tillstånd.
Ett fantastiskt stellar binärt system
Ett år är den tid det tar jorden att röra sig en gång runt solen, vår centrala stjärna. Detta kan verka ganska snabbt när det mäts på universums skala, men detta är en snigelrörelse jämfört med hastigheten för två nyligen upptäckta stjärnor. De kretsar runt varandra 100 000 gånger snabbare; en full revolution tar bara 321 sekunder, eller lite mer än 5 minuter! Det är den kortaste perioden som någonsin har observerats i ett binärt stjärnsystem.
Detta är den överraskande slutsatsen som ett internationellt team av astronomer ledde av GianLuca Israel från Roms astronomiska observatorium [1] och baserat på detaljerade observationer av det svaga ljuset från dessa två stjärnor med några av världens mest avancerade teleskoper. Det rekordinnehållande binära stjärnsystemet har det prosaiska namnet RX J0806.3 + 1527 och det är beläget norr om himmelsekvatorn i konstellationen Cancer (The Crab).
Forskarna finner också att de två partnerna i denna hektiska dans troligen är en döende vit dvärgstjärna, fångad i det starka gravitationella greppet hos en annan, något tyngre stjärna av samma exotiska typ. De två stjärnor i jordstorlek är separerade med bara 80 000 kilometer, lite mer än dubbelt så hög som tv-sändningssatelliterna i kretslopp runt jorden, eller bara en femtedel av avståndet till månen.
Omloppsrörelsen är verkligen mycket snabb - över 1 000 km / sek, och den ljusare stjärnan vänder uppenbarligen samma halvklot mot sin följeslagare, precis som månen i sin bana runt jorden. Således gör den stjärnan också en full svängning runt sin axel på bara 5 minuter, dvs dess "dag" är exakt lika lång som sin "år".
Upptäckten av RX J0806.3 + 1527
Det synliga ljuset som släpps ut av detta ovanliga system är mycket svagt, men det strålar ut relativt starka röntgenstrålar. Det berodde på detta utsläpp att det först upptäcktes som en himmelröntgenkälla av okänt ursprung av det tyska ROSAT-rymdobservatoriet 1994. Senare befanns det vara en periodiskt variabel källa [2]. En gång var femte minut försvinner röntgenstrålningen under ett par minuter. Det studerades nyligen mer i detalj av NASA Chandra-observatoriet.
Röntgenkällans läge på himlen var lokaliserad med tillräcklig noggrannhet för att avslöja ett mycket svagt synligt ljusemitterande föremål i samma riktning, över en miljon gånger svagare än den svagaste stjärnan som kan ses med obetydligt öga (V- storlek 21,1). Uppföljningsobservationer gjordes med flera teleskoper i världsklass, inklusive ESO Very Large Telescope (VLT) vid Paranal Observatory i Chile, och även Telescopio Nazionale Galileo (TNG), det italienska observationscentrumet för 4 m i Roche de Muchachos-observatorium på La Palma på Kanarieöarna.
Arten av RX J0806.3 + 1527
Observationerna i synligt ljus visade också samma effekt: RX J0806.3 + 1527 blev mörkare en gång var femte minut, medan ingen annan periodisk modulering sågs. Genom att observera spektrumet för detta svaga objekt med FORS1 multilägeinstrumentet på 8,2 m VLT ANTU-teleskopet kunde astronomerna bestämma sammansättningen av RX J0806.3 + 1527. Det visade sig innehålla stora mängder helium; detta är till skillnad från de flesta andra stjärnor, som huvudsakligen består av väte.
"I början trodde vi att detta bara var ytterligare ett av de vanliga binära systemen som avger röntgenstrålar", säger Gianluca Israel. ”Ingen av oss kunde föreställa oss den verkliga naturen hos detta objekt. Vi löste slutligen pusslet genom att eliminera alla andra möjligheter en efter en, medan vi fortsatte att samla in mer data. Som den berömda detektiven sa: när du har eliminerat det omöjliga måste allt som återstår, oavsett osannolik, vara sanningen! ”.
Den nuvarande teorin förutspår att de två stjärnorna, som är bundna tillsammans av tyngdkraften i detta täta system, producerar röntgenstrålar när en av dem fungerar som en jätte "dammsugare" och drar gas från sin följeslagare. Den stjärnan har redan tappat en betydande del av sin massa under denna process.
Det inkommande materialet påverkar hög hastighet på ytan av den andra stjärnan och motsvarande område - en "hot spot" - värms upp till cirka 250 000 C, varvid röntgenstrålar avges. Denna strålning försvinner under en kort tid under varje omloppsrevolution när detta område är på yttersidan av den tillträdande stjärnan, sett från jorden.
En mycket sällsynt klass av stjärnor
Vår sol är en normal stjärna med relativt låg massa och den kommer så småningom att utvecklas till en vit dvärgstjärna. I motsats till den våldsamma förlusten av tyngre stjärnor i en härlig supernovaexplosion är detta en jämförelsevis "tyst" process under vilken stjärnan långsamt svalnar och förlorar energi. Den krymper tills den äntligen blir lika liten som jorden.
Solen är en enda stjärna. Men när en solliknande stjärna är medlem i ett binärt system, är utvecklingen av dess komponentstjärnor mer komplicerad. Under en inledande fas fortsätter en stjärna att röra sig längs en bana som faktiskt finns i de yttre, mycket svaga atmosfäriska lagren av sin följeslagare. Sedan tar systemet sig av denna fråga och utvecklas till ett binärt system med två kretsande vita dvärgstjärnor, som RX J0806.3 + 1527.
System där orbitalperioden är mycket kort (mindre än 1 timme) kallas AM Canis Venaticorum (AM CVn) -system, efter den första kända binärstjärnan i denna sällsynta klass. Det är troligt att sådana system, efter att ha nått en lägsta omloppsperiod på några minuter, sedan börjar utvecklas mot längre omloppsperioder. Detta indikerar att RX J0806.3 + 1527 nu är i början av ”AM CVn-fasen”.
Gravitationsvågor
Med sin extremt korta omloppsperiod är RX J0806.3 + 1527 också en främsta kandidat för upptäckten av de svårfångade gravitationella vågorna, förutsagda av Einsteins allmänna relativitetsteori. De har aldrig uppmättts direkt, men deras existens har avslöjats indirekt i binära neutronstjärnsystem.
Ett planerat experiment med gravitationsvågutrymme, Europeiska rymdorganisationens laserinterferometer rymdantenn (LISA) som kommer att lanseras inom ungefär 10 år, kommer att vara tillräckligt känsligt för att kunna avslöja denna strålning från RX J0806.3 + 1527 med en hög grad av förtroende. En sådan iakttagande prestation skulle öppna ett helt nytt fönster på universum.
Ursprungskälla: ESO News Release
