Zapisz się do biuletynu naukowego CNN Wonder Theory. Odkrywaj wszechświat dzięki wiadomościom o niesamowitych odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.
CNN
–
Niezwykły układ gwiezdny wywołał więcej szumu i mniej huku, kiedy eksplodował jako supernowa.
Słaba eksplozja, znana jako „niezwykle abstrakcyjna” supernowa, wykryła dwie gwiazdy 11 000 lat świetlnych od Ziemi.
To pierwsze potwierdzone wykrycie układu gwiezdnego, który pewnego dnia stworzy kilonowe – kiedy gwiazdy neutronowe zderzają się i eksplodują, wyrzucając złoto i inne ciężkie pierwiastki w przestrzeń kosmiczną. Uważa się, że ta rzadka para gwiazd jest jedną z zaledwie około 10 takich gwiazd w Drodze Mlecznej.
Discovery pojawia się już od dłuższego czasu.
W 2016 roku należące do NASA Neil Gehrels Swift Observatory wykryło duży rozbłysk promieniowania rentgenowskiego, który pochodzi z tego samego obszaru nieba, co gorąca, jasna gwiazda Be.
Astronomowie byli ciekawi, czy można je połączyć, więc dane zostały przechwycone za pomocą 1,5-metrowego teleskopu Cerro Tololo Inter-American Observatory w północnym Chile.
Jednym z zainteresowanych wykorzystaniem tych danych, aby dowiedzieć się więcej o gwieździe, był dr Noel Richardson, który obecnie jest adiunktem fizyki i astronomii na Embry-Riddle Aeronautical University.
W 2019 roku Clarissa Pavao, studentka uniwersytetu, zadzwoniła do Richardsona podczas zajęć z astronomii, aby zapytać, czy ma jakieś projekty, nad którymi mogłaby pracować, aby zdobyć doświadczenie w badaniach astronomicznych. Udostępnił jej dane z teleskopu i przez całą pandemię Pavao nauczył się pracować z danymi z teleskopu w Chile i czyścić je, aby zmniejszyć zniekształcenia.
„Teleskop patrzy na gwiazdę i pochłania całe światło, dzięki czemu można zobaczyć, z jakich elementów zbudowana jest ta gwiazda – ale gwiazdy typu Be mają zwykle wokół siebie dyski materii” – powiedział Pavao. „Trudno zobaczyć to wszystko z pierwszej ręki”.
Wysłała swoje wstępne wyniki — które wyglądały jak wykres rozrzutu — do Richardsona, który zdał sobie sprawę, że wyznaczyła orbitę układu podwójnego. Dalsze obserwacje pomogły im zweryfikować orbitę układu podwójnego gwiazd, nazwanego CPD-29 2176.
Ale ta orbita nie była tym, czego się spodziewali. Zwykle gwiazdy podwójne krążą wokół siebie po orbicie eliptycznej. W CPD-29 2176 jedna gwiazda okrąża drugą po okręgu, który powtarza się co około 60 dni.
Dwie gwiazdy, jedna większa, a druga mniejsza, krążyły wokół siebie po bardzo bliskiej orbicie. Richardson powiedział, że z biegiem czasu większa gwiazda zaczyna wydzielać własny wodór, uwalniając materię na mniejszą gwiazdę, która rośnie od 8 lub 9 mas Słońca do 18 lub 19 mas Słońca. Dla porównania masa Słońca jest 333 000 razy większa od masy Ziemi.
Główna gwiazda stawała się coraz mniejsza, gdy budowana była gwiazda drugorzędna – i zanim zużyła całe swoje paliwo, nie było jej wystarczająco dużo, aby stworzyć masywną, energetyczną supernową, aby wyrzucić pozostałą materię w kosmos.
Zamiast tego eksplozja przypominała raczej nieudany zapłon fajerwerków.
„Gwiazda była tak wyczerpana, że eksplozja nie miała wystarczającej energii, aby nadać jej orbicie typowy eliptyczny kształt obserwowany w podobnych układach podwójnych” – powiedział Richardson.
To, co pozostało po supernowej, to gęsta pozostałość znana jako gwiazda neutronowa, która teraz krąży wokół masywnej, szybko obracającej się gwiazdy. Para gwiazd pozostanie w stabilnej konfiguracji przez około 5 do 7 milionów lat. Ponieważ zarówno masa, jak i moment pędu zostały przeniesione na gwiazdę Be, uwalnia ona dysk gazu, aby zachować równowagę i upewnić się, że się nie rozerwie.
W końcu druga gwiazda również spali swoje paliwo, rozszerzając się i wypluwając materię, tak jak zrobiła to pierwsza gwiazda. Ale ta materia nie mogła łatwo gromadzić się na gwieździe neutronowej, więc zamiast tego system gwiezdny wystrzeliłby materię w kosmos. Gwiazda drugorzędna prawdopodobnie doświadczy podobnie słabej supernowej i przekształci się w gwiazdę neutronową.
Z czasem – najprawdopodobniej kilka miliardów lat – dwie gwiazdy neutronowe połączą się i ostatecznie eksplodują w promieniu. kilonowauwalnia do wszechświata ciężkie pierwiastki, takie jak złoto.
„Te ciężkie pierwiastki pozwalają nam żyć tak, jak żyjemy. Na przykład większość złota została stworzona przez gwiazdy przypominające pozostałości po supernowej lub gwiazdę neutronową w badanym przez nas układzie podwójnym. Astronomia pogłębia nasze rozumienie świata i naszych w nim umieścić”.
„Kiedy patrzymy na te rzeczy, patrzymy wstecz w czasie” – powiedział Pavao. „Dowiadujemy się więcej o kosmogonii, która powie nam, dokąd zmierza nasz układ słoneczny. Jako ludzie zaczynaliśmy od tych samych pierwiastków, co te gwiazdy”.
Badanie szczegółowo ich odkrycia zostało opublikowane w środę w czasopiśmie Natura.
Richardson i Pavau współpracowali także z fizykiem Jeanem J. Eldridge’em z University of Auckland w Nowej Zelandii, który jest ekspertem w dziedzinie układów podwójnych gwiazd i ich ewolucji. Eldridge przejrzał tysiące modeli gwiazd podwójnych i oszacował, że w całej Drodze Mlecznej jest prawdopodobnie tylko 10 podobnych do tych, które badali.
Następnie naukowcy chcą dowiedzieć się więcej o samej Be Star i mają nadzieję na dalsze obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Pavau ma również na celu ukończenie studiów – i kontynuuje pracę w badaniach astrofizycznych, wykorzystując nowe umiejętności, które nabyła.
„Nigdy nie myślałem, że będę pracował nad ewolucyjną historią układów podwójnych gwiazd i supernowych” – powiedział Pavau. „To był niesamowity projekt.”