Οι αστρονόμοι σπάνια βλέπουν ένα αστέρι σε σχήμα δάκρυ

• Μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Warwick έκανε μια σπάνια εικόνα ενός συστήματος δυαδικών αστεριών που κατευθύνεται προς μια σουπερνόβα
• Η τύχη του αστρικού συστήματος καθορίστηκε από τις ασυνήθιστες οπτικές διαφορές, ένα σημάδι της παραμόρφωσης ενός μεμονωμένου αστεριού σε σχήμα δακρύων από έναν τεράστιο σύντροφο λευκού νάνου.
• Τα σουπερνόβα από τέτοια συστήματα αστεριών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως «τυπικά κεριά» για τη μέτρηση της επέκτασης του σύμπαντος

Οι αστρονόμοι έχουν κάνει μια σπάνια θέα δύο αστεριών που ανεβαίνουν στην καταστροφή τους ανακαλύπτοντας τα προειδοποιητικά σημάδια ενός αστέρα σε σχήμα δακρύων.

Η τραγική μορφή προκαλείται από έναν τεράστιο κοντινό λευκό νάνο που παραμορφώνει το αστέρι με την έντονη βαρύτητά του, ο οποίος θα ήταν επίσης καταλύτης για ένα τελικό σουπερνόβα που θα καταναλώνει και τα δύο. Βρέθηκε από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων και αστροφυσικών με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Warwick, είναι ένα από τα πολύ λίγα συστήματα αστεριών που ανακαλύφθηκαν ότι κάποια μέρα ένα αστέρι νάνου αναζωπυρώνει τον πυρήνα του.

Νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε από την ομάδα στις 12 Ιουλίου 2021 το φυσική αστρονομία Υποστηρίζει ότι τα δύο αστέρια βρίσκονται στα αρχικά στάδια μιας σπείρας που πιθανότατα θα καταλήξουν σε μια σουπερνόβα τύπου Ia, έναν τύπο που βοηθά τους αστρονόμους να προσδιορίσουν πόσο γρήγορα επεκτείνεται το σύμπαν.

Αυτή η έρευνα έλαβε χρηματοδότηση από το Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, γερμανικό ερευνητικό ίδρυμα) και το Συμβούλιο Επιστημονικών και Τεχνολογικών Εγκαταστάσεων, μέρος του Ηνωμένου Βασιλείου για την Έρευνα και την Καινοτομία.

Το HD265435 βρίσκεται περίπου 1.500 έτη φωτός μακριά και αποτελείται από ένα ζεστό αστέρι ημι-νάνου και ένα λευκό αστέρι νάνου που περιστρέφεται κοντά μεταξύ τους με ρυθμό περίπου 100 λεπτών. Οι λευκοί νάνοι είναι “νεκρά” αστέρια που έκαψαν όλο τους το καύσιμο και κατέρρευσαν, κάνοντάς τα μικρά αλλά πολύ πυκνά.

Πιστεύεται γενικά ότι μια σουπερνόβα τύπου Ia εμφανίζεται όταν ο πυρήνας ενός λευκού νάνου αστέρι αναφλέγεται, με αποτέλεσμα μια θερμοπυρηνική έκρηξη. Υπάρχουν δύο σενάρια όπου αυτό θα μπορούσε να συμβεί. Στην πρώτη περίπτωση, ο λευκός νάνος θα κερδίσει αρκετή μάζα για να φτάσει 1,4 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, γνωστό ως όριο Chandrasekhar. Το HD265435 ταιριάζει στο δεύτερο σενάριο, όπου η συνολική μάζα ενός συστήματος αστεριών κοντά σε πολλά αστέρια είναι κοντά ή πάνω από αυτό το όριο. Μόνο λίγα άλλα συστήματα αστεριών έχουν ανακαλυφθεί που θα φτάσουν σε αυτό το κατώφλι και θα οδηγήσουν σε σουπερνόβα τύπου Ia.

Ο επικεφαλής συγγραφέας Dr Ingrid Bellisoli από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Warwick, πρώην συνδεδεμένος με το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ, εξηγεί: “Δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς εκρήγνυνται οι σουπερνόβα, αλλά γνωρίζουμε ότι πρέπει να συμβούν επειδή βλέπουμε να συμβαίνουν αλλού στο σύμπαν.

«Ένας τρόπος είναι ότι εάν ο λευκός νάνος κερδίσει αρκετή μάζα από τον καυτό υπο νάνο, τότε όταν οι δύο περιστρέφονται ο ένας στον άλλο και πλησιάζουν, η ύλη θα αρχίσει να ξεφεύγει από τον καυτό υπο νάνο και να πέσει πάνω στον λευκό νάνο. Ένας άλλος τρόπος είναι ότι επειδή Χάνουν ενέργεια λόγω των εκπομπών βαρυτικών κυμάτων, θα πλησιάσουν μέχρι να συγχωνευθούν. Μόλις ο λευκός νάνος κερδίσει αρκετή μάζα με κάθε τρόπο, θα μετατραπεί σε σουπερνόβα. “

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) της NASA, η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει τον καυτό υπο-νάνο, αλλά όχι τον λευκό νάνο, επειδή ο καυτός υπο-νάνος είναι πολύ πιο φωτεινός. Ωστόσο, αυτή η φωτεινότητα ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου, υποδεικνύοντας ότι το αστέρι έχει παραμορφωθεί σε σχήμα δακρύων από ένα κοντινό τεράστιο αντικείμενο. Χρησιμοποιώντας μετρήσεις ακτινικής ταχύτητας και περιστροφικής ταχύτητας από το Παρατηρητήριο Palomar και το Παρατηρητήριο WM Keck και μοντελοποιώντας την επίδραση του μαζικού σώματος στον καυτό υπο-νάνο, οι αστρονόμοι μπορούν να επιβεβαιώσουν ότι ο κρυμμένος λευκός νάνος είναι τόσο βαρύς όσο ο ήλιος μας, αλλά ελαφρώς μικρότερος από τη Γη ακτίνα κύκλου.

Σε συνδυασμό με τη μάζα του καυτού υπο-νάνου, που είναι λίγο περισσότερο από 0,6 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, και τα δύο αστέρια έχουν τη μάζα που απαιτείται για να δημιουργήσουν μια σουπερνόβα τύπου Ia. Δεδομένου ότι τα δύο αστέρια είναι ήδη αρκετά κοντά για να αρχίσουν να περιστρέφονται μεταξύ τους, ο λευκός νάνος αναπόφευκτα θα πάει σουπερνόβα σε περίπου 70 εκατομμύρια χρόνια. Τα θεωρητικά μοντέλα που παράγονται ειδικά για αυτήν τη μελέτη προβλέπουν ότι ο καυτός υπο-νάνος θα συρρικνωθεί και σε ένα λευκό αστέρι νάνου πριν συγχωνευθεί με τον σύντροφό του.

Οι σουπερνόβα τύπου Ia είναι σημαντικές για την κοσμολογία ως “τυπικά κεριά”. Η φωτεινότητά τους είναι σταθερή και για έναν συγκεκριμένο τύπο φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι οι αστρονόμοι μπορούν να συγκρίνουν τη φωτεινότητα που πρέπει να έχουν με αυτό που παρατηρούμε στη Γη, και από αυτό γνωρίζουμε πόσο μακριά βρίσκονται με καλό βαθμό ακρίβειας. Παρατηρώντας τις σουπερνόβες σε απομακρυσμένους γαλαξίες, οι αστρονόμοι συνδυάζουν ό, τι ξέρουν για το πόσο γρήγορα αυτός ο γαλαξίας κινείται με την απόσταση μας από το σουπερνόβα και υπολογίζει την επέκταση του σύμπαντος.

Ο Δρ. Pelisoli προσθέτει: “Όσο περισσότερο κατανοούμε πώς λειτουργούν οι σουπερνόβες, τόσο καλύτερα μπορούμε να βαθμονομήσουμε τα τυπικά μας κεριά. Αυτό είναι πολύ σημαντικό αυτή τη στιγμή επειδή υπάρχει μια διαφορά μεταξύ αυτού που παίρνουμε από αυτόν τον τύπο τυπικού κεριού και του τι περνάμε άλλες μεθόδους. “

“Όσο περισσότερο καταλαβαίνουμε για το πώς σχηματίζονται οι σουπερνόβες, τόσο καλύτερα μπορούμε να καταλάβουμε εάν αυτή η ασυμφωνία που βλέπουμε οφείλεται στη νέα φυσική που δεν συνειδητοποιούμε ή λαμβάνουμε υπόψη, ή απλά επειδή μειώνουμε την αβεβαιότητα σε αυτές τις αποστάσεις.

“Υπάρχει μια άλλη απόκλιση μεταξύ του εκτιμώμενου και παρατηρούμενου γαλαξιακού ρυθμού σουπερνόβα και του αριθμού των προγόνων που βλέπουμε. Μπορούμε να εκτιμήσουμε πόσες σουπερνόβες θα υπάρχουν στον γαλαξία μας παρατηρώντας πολλούς γαλαξίες ή από όσα γνωρίζουμε από την εξέλιξη των άστρων, και αυτός ο αριθμός είναι συνεπής. Αλλά αν ψάξουμε για Αντικείμενα που μπορούν να γίνουν σουπερνόβα, απλά δεν έχουμε αρκετά. Αυτή η ανακάλυψη ήταν πολύ χρήσιμη για να εκτιμήσουμε τι μπορούν να συμβάλουν τόσο τα καυτά υπο-νάνοι όσο και τα δυαδικά λευκά νάνοι. δεν φαίνεται να μοιάζει πολύ και κανένα από τα κανάλια που παρατηρήσαμε δεν αρκεί.

Αναφορά: “Hot Semi-dwarf White Dwarf Super Chandrasekhar Filter Supernova Ia Ancestor” by Ingrid Bellisoli, B. Neontophil, S. Gere, T. Kupffer, U Heber, A Ergang, de Schneider, A Bastian, J. van Roestel, V. Schaffenroth and B.N. Barlow, 12 Ιουλίου 2021, Διαθέσιμο εδώ. φυσική αστρονομία.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01413-0