Para podkarzeł-biały karzeł, w której dojdzie do wybuchu supernowej typu Ia

Astronomowie dokonali rzadkiej obserwacji pary gwiazd, które zmierzają ku swemu przeznaczeniu, dostrzegając charakterystyczne oznaki gwiazdy w kształcie łzy.

Taki kształt spowodowany jest przez masywnego, pobliskiego białego karła, który zniekształca gwiazdę swoją intensywną grawitacją, co będzie również katalizatorem dla ewentualnej supernowej, która pochłonie obie gwiazdy. Odkrycie dokonane przez międzynarodowy zespół astronomów i astrofizyków jest jednym z niewielu odkrytych układów gwiazdowych, w których pewnego dnia dojdzie do zapłonu jądra białego karła.

Nowe badania opublikowane 12 lipca 2021 r. w Nature Astronomy potwierdzają, że obie gwiazdy są we wczesnej fazie okrążania się po spirali, która prawdopodobnie zakończy się supernową typu Ia, czyli taką, która pomaga astronomom określić, jak szybko rozszerza się Wszechświat.

Układ HD265435 znajduje się w odległości około 1500 lat świetlnych od nas i składa się z gorącego podkarła i białego karła, które okrążają się w tempie około 100 minut. Białe karły to „martwe” gwiazdy, które wypaliły całe swoje paliwo i zapadły się w sobie, co czyni je małymi, ale niezwykle gęstymi obiektami.

Uważa się, że supernowa typu Ia powstaje w momencie ponownego zapłonu jądra białego karła, co prowadzi do wybuchu termojądrowego. Istnieją dwa scenariusze, w których może do tego dojść. W pierwszym z nich, biały karzeł zyskuje masę wystarczającą do osiągnięcia 1,4 masy naszego Słońca, znanej jako granica Chandrasekhara. HD265435 wpisuje się w drugi scenariusz, w którym całkowita masa bliskiego układu gwiazd złożonego z wielu gwiazd jest bliska lub wyższa od tej granicy. Odkryto tylko kilka innych układów gwiazd, które osiągną ten próg i spowodują powstanie supernowej typu Ia.

Główna autorka artykułu, Ingrid Pelisoli z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Warwick, wyjaśnia: Nie wiemy dokładnie, jak te supernowe wybuchają, ale wiemy, że musi się to wydarzyć, ponieważ widzimy to w innych miejscach we Wszechświecie. Jeden sposób jest taki, że biały karzeł gromadzi wystarczającą ilość masy od gorącego podkarła, więc gdy oba te obiekty będą krążyć wokół siebie i zbliżać się do siebie, materia zacznie uciekać z gorącego podkarła i opadać na białego karła. Inna możliwość jest taka, że ponieważ tracą one energię na emisję fal grawitacyjnych, będą się do siebie zbliżać, aż w końcu się połączą. Gdy biały karzeł zyska wystarczającą masę w wyniku którejkolwiek z tych metod, wybuchnie supernowa.

Korzystając z danych uzyskanych z satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), zespół był w stanie zaobserwować gorącego podkarła, ale nie białego karła, ponieważ gorący podkarzeł jest znacznie jaśniejszy. Jednak jasność ta zmienia się w czasie, co sugeruje, że gwiazda została zniekształcona w formę łezki przez pobliski masywny obiekt. Wykorzystując pomiary prędkości radialnych i rotacyjnych wykonanych w Obserwatoriach Palomar i Kecka, a także modelując wpływ masywnego obiektu na gorącego podkarła, astronomowie mogli powiedzieć, że ukryty biały karzeł jest tak samo ciężki jak nasze Słońce, ale tylko nieznacznie mniejszy niż Ziemia.

W połączeniu z masą gorącego podkarła, która jest nieco ponad 0,6 razy większa od masy Słońca, obie gwiazdy mają masę potrzebną do wywołania supernowej typu Ia. Ponieważ obie gwiazdy są już na tyle blisko siebie, że zaczynają się do siebie zbliżać po spirali, biały karzeł nieuchronnie stanie się supernową za około 70 mln lat. Modele teoretyczne stworzone specjalnie na potrzeby tego badania przewidują, że gorący podkarzeł skurczy się i stanie się białym karłem, zanim połączy się ze swoim towarzyszem.

Supernowe typu Ia są ważne dla kosmologii jako „świece standardowe”. Ich jasność jest stała i należy do określonego typu promieniowania, co oznacza, że astronomowie mogą porównać jasność, jaką powinny mieć z tym, co obserwujemy z Ziemi, i na jej podstawie z dużą dokładnością określić ich odległość. Obserwując supernowe w odległych galaktykach, astronomowie łączą to, co wiedzą o tempie ruchu galaktyki z naszą odległością od supernowej i obliczają ekspansję Wszechświata.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
University of Warwick

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna układu HD265435. Źródło: University of Warwick/Mark Garlick

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *