Gwiezdna matrioszka: czy po 40-tu latach udało się wreszcie odkryć obiekt Thorne-Żytkow?

Artystyczna wizja TŻO, gwiazda neutronowa (biała kula) we wnętrzu czerwonego nadolbrzyma. Źródło: JPL/NASA.
Na łamach czasopisma MNRAS naukowcy donoszą o odkryciu pierwszego obiektu, który w latach 70-tych został jedynie opisany teoretycznie. Jego nazwa to “obiekt Thorne-Żytkow”, w skrócie TŻO (ang. Thorne-Żytkow Object). Nazwa pochodzi od nazwisk autorów wspomnianej pracy teoretycznej, Kipa Thorne’a i Anny Żytkow, którzy w swoim artykule opisali nietypowy układ podwójny gwiazdy neutronowej wchłoniętej przez czerwonego nadolbrzyma. W wyniku tego powstaje egzotyczna gwiazda, która w swojej powłoce posiada gwiazdę neutronową. Układ ten produkuje energię głównie w wyniku reakcji termojądrowych w jądrze olbrzyma, tak jak zwykle dzieje się to  w gwiazdach. Dodatkowo, około 5% energii uwalniane jest przez grawitacyjny spadek materii na gwiazdę neutronową. Po kilkuset latach, jądro olbrzyma oraz gwiazda neutronowa połączą się i powstanie wówczas albo większa gwiazda neutronowa, albo czarna dziura.

TŻO to fascynujące obiekty i wyjątkowy stan w ewolucji układu podwójnego gwiazd, ale także miejsce, gdzie zachodzą nowe, niezbadane dotąd zjawiska i procesy fizyczne. Jest jednak jeden poważny problem z tego typu układami: wiele z nich przypomina po prostu typowego czerwonego nadolbrzyma. Jedynym wskaźnikiem, że czerwony nadolbrzym zawiera w sobie gwiazdę neutronową to nadwyżka litu oraz innych metali ciężkich w widmie gwiazdy. Poszukiwanie TŻO jest niezwykle żmudnym zadaniem, niczym szukanie igły w stogu siana.

Po ponad 40 latach poszukiwań w końcu udało się znaleźć taki obiekt! Naukowcy z Uniwersytetu Kolorado przeprowadzili przegląd w Drodze Mlecznej oraz w obu Obłokach Magellana gwiazd, które wcześniejsze pomiary wskazywały, że są to czerwone nadolbrzymy. Łącznie wykonano 62 bardzo dokładne widma gwiazd, które przeanalizowano pod kątem poszukiwania charakterystycznych dla TŻO anomalii. W jednym przypadku, w widmie gwiazdy znanej jako HV 2112 z Małego Obłoku Magellana, pojawiła się nietypowa nadwyżka litu, molibdenu oraz rubidu. Pierwiastki te, w szczególności w takiej ilości, które wykryto w HV 2112, są wskazaniem, że to nie jest zwykły czerwony nadolbrzym, a kandydat na pierwszego reprezentanta TŻO. Niektóre cechy zarejestrowanego widma nie zostały przewidziane przez modele TŻO, ale naukowcy tłumaczą to faktem, że modele te są już dość stare i nie uwzględniają ostatnich odkryć oraz ulepszeń modeli konwekcji w gwieździe.

Odkrycie pierwszego obiektu typu TŻO, o ile zostanie potwierdzone przez dalszą analizę teoretyczną, będzie stanowić ogromny krok naprzód, a HV 2112 stanie się archetypem nowego rodzaju obiektów. TŻO dostarczą nam nowych informacji na temat ewolucji masywnych układów podwójnych. Co więcej, wnętrze tych gwiazd jest zupełnie inne od zwykłych gwiazd, a zatem mogą tam zachodzić dotąd niezbadane procesy, jak np. nowy typ syntezy jądrowej ciężkich metali. TŻO to ciekawe laboratoria astrofizyczne, w których będzie można sprawdzać poprawność nowych modeli oraz teorii.

Artykuł: Discovery of a Thorne–Żytkow object candidate in the Small Magellanic Cloud, Emily M. Levesque, Philip Massey, Anna N. Żytkow, Nidia Morrell, MNRAS 443 (1): L94-L98. doi: 10.1093/mnrasl/slu080

Hubert Siejkowski | Źródło: astrobites.org

Liczba odsłon: 2357


Stosunki ilości pierwiastków widocznych w próbce czerwonych nadolbrzymów. Ciemno szara linia oznacza przewidywania teoretyczne,  a czarne punkty obserwacje typowych gwiazd. Punkty zaznaczone na czerwono odbiegają znacznie od normy i to właśnie one przedstawiają dane dla HV 2112.
Źródło: astrobites.org