Gwiezdne partnerstwo, które zakończy się katastrofą

Artystyczna wizja centralnej części mgławicy planetarnej Henize 2-428. W środku widzimy układ dwóch białych karłów na bardzo ciasnej orbicie wokół siebie.
ESO/L. Calçada

Astronomowie wykorzystali instrumenty ESO oraz teleskopy na Wyspach Kanaryjskich do zidentyfikowania dwóch zaskakująco masywnych gwiazd w sercu mgławicy planetarnej Henize 2-428. Ponieważ obie gwiazdy okrążają się nawzajem, prawdopodobnie z upływem czasu będą zacieśniać orbitę, a gdy za 700 milionów lat zderzą się, będą zawierać wystarczająco dużo materii, aby wybuchnąć w gigantycznej eksplozji supernowej. Wyniki badań opublikowano 9 lutego 2015 r. w internetowym wydaniu czasopisma „Nature”.

Zespół astronomów, którym kierował Miguel Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Hiszpania; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), Madryt, Hiszpania), odkrył bliską parę białych karłów – niewielkich, bardzo gęstych pozostałości po gwiazdach – o łącznej masie około 1,8 masy Słońca. Jest to najbardziej masywna para odkryta do tej pory [1]. Gdy gwiazdy te zderzą się w przyszłości, spowodują niekontrolowaną eksplozję termojądrową prowadzącą do supernowej typu Ia [2].

Naukowcy, którzy odkryli masywną parę tak naprawdę chcieli rozwiązać inny problem. Mieli na celu odkrycie w jaki sposób niektóre z gwiazd wytwarzają pod koniec swojego życia tak dziwnie ukształtowane i asymetrycznie mgławice. Jednym z badanych obiektów była nietypowa mgławica planetarna [3] o nazwie Henize 2-428.

„Gdy zbadaliśmy centralną gwiazdę obiektu za pomocą teleskopu VLT, należącego do ESO, odkryliśmy nie jedną gwiazdę, a ich parę, ukrytą w sercu dziwnie koślawo świecącego obłoku” opowiada współautor Henri Boffin z ESO.

Odkrycie zgadza się z hipotezą, że podwójne gwiazdy centralne mogą być wytłumaczeniem dziwnych kształtów niektórych mgławic, ale to nie wszystko – uzyskano jeszcze ciekawszy wynik.

„Kolejne obserwacje, wykonane teleskopami na Wyspach Kanaryjskich, pozwoliły nam na określenie orbit dwóch gwiazd i wydedukowanie mas obiektów oraz ich oddalenia od siebie. Wtedy ujawniła się największa niespodzianka” dodaje Romano Corradi, kolejny z autorów publikacji, naukowiec z Instituto de Astrofísica de Canarias (Teneryfa, IAC).

Badacze odkryli, że każda z gwiazd ma masę nieco mniejszą niż Słońce oraz że okrążają się nawzajem co kilka godzin. Są wystarczająco blisko siebie, aby zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, dalej zacieśniać swoje orbity, emitując fale grawitacyjne, aż ostatecznie zderzą się, łącząc się w jedną gwiazdę za jakieś 700 milionów lat.

Gwiazda, która powstanie  wyniku takiego zderzenia będzie tak masywna, że nic nie uchroni jej przez grawitacyjnym kolapsem, a następnie eksplozją jako supernowa. „Do tej pory powstawanie supernowych typu Ia poprzez zlewanie się dwóch białych karłów było czysto teoretycznym rozważaniem” wyjaśnia David Jones, współautor artykuły, stażysta w ESO w momencie zbierania danych. „Natomiast para gwiazd w Henize 2-428 jest czymś realnym!”

„Jest to niezwykle zagadkowy system” podsumowuje Santander-García. „Będzie mieć ważne skutki dla badań supernowych typu Ia, które są szeroko używane w astronomii do mierzenia odległości i były kluczowe dla odkrycia, że rozszerzanie się Wszechświata przyspiesza z powodu istnienia ciemnej energii”.

Uwagi

[1] Granica Chandrasekhara to największa masa, jaką może mieć biały karzeł, aby nie uległ kolapsowi grawitacyjnemu. Ma wartość około 1,4 masy Słońca.

[2] Supernowe typu Ia występują w sytuacji gdy biały karzeł uzyskuje dodatkową masę – albo przez akrecję od gwiazdowego towarzysza, albo przez połączenie się z innym białym karłem. Gdy masa przekroczy granicę Chandrasekhara, gwiazda traci swoją zdolność do utrzymywania własnego ciężaru i zaczyna się zapadać. Powoduje to zwiększenie temperatury i rozpoczęcie niekontrolowanej reakcji termojądrowej, która rozrywa gwiazdę na kawałki.

[3] Mgławice planetarne nie mają nic wspólnego z planetami. Nazwa pochodzi z osiemnastego wieku, gdy niektóre z takich obiektów przypominały dyski odległych planet, gdy obserwowano je przez małe teleskopy.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. “The double-degenerate, super-Chandrasekhar nucleus of the planetary nebula Henize 2-428”, M. Santander-García et al., który 9 lutego 2015 r. ukaże się w internetowej wersji czasopisma Nature.

Skład zespołu badawczego: M. Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Hiszpania; Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), Madryt, Spain), P. Rodríguez-Gil (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Teneryfa, Hiszpania [IAC]; Universidad de La Laguna, Teneryfa, Hiszpania), R. L. M. Corradi (IAC; Universidad de La Laguna), D. Jones (IAC; Universidad de La Laguna), B. Miszalski (South African Astronomical Observatory, Observatory, RPA [SAAO]), H. M. J. Boffin (ESO, Santiago, Chile), M. M. Rubio-Díez (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Torrejón de Ardoz, Hiszpania) oraz M. M. Kotze (SAAO).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1622