Astronomer har oppdaget et par stjerner med så kort bane at de ser ut til å sirkle hverandre på bare 51 minutter.
Systemet ser ut til å være en av en sjelden klasse av binærfiler kjent som en ‘katalysmisk variabel’, der en stjerne som ligner på solen vår kretser tett rundt en hvit dverg – en varm, tett kjerne av en utbrent stjerne.
En kataklysmisk variabel oppstår når de to stjernene nærmer seg, over milliarder av år, noe som får den hvite dvergen til å begynne å samle seg, eller spise materiale bort fra partnerstjernen.
Denne prosessen kan gi fra seg enorme, variable lysglimt som astronomer for århundrer siden antok var et resultat av en ukjent katastrofe.
Det ‘katalysmiske’ systemet, som ligger omtrent 3000 lysår fra Jorden i Hercules-stjernebildet, har den korteste banen som er oppdaget til dags dato av sin type.
Den ble oppdaget av astronomer ved MIT og har fått navnet ZTF J1813+4251.
Astronomer har oppdaget et par stjerner med så kort bane at de ser ut til å sirkle hverandre på bare 51 minutter. Systemet er kjent som en kataklysmisk variabel, som oppstår når to stjerner nærmer seg, over milliarder av år, noe som får den hvite dvergen til å begynne å samle seg, eller spise materiale bort fra partnerstjernen (som vist ovenfor)
I motsetning til andre slike systemer observert tidligere, fanget eksperter denne katastrofale variabelen da stjernene formørket hverandre flere ganger, slik at teamet kunne måle egenskapene til hver stjerne nøyaktig.
Deretter kjørte de simuleringer av hva systemet sannsynligvis gjør i dag og hvordan det bør utvikle seg i løpet av de neste hundrevis av millioner år.
Dette fikk forskerne til å teoretisere at stjernene for øyeblikket er i overgang, og at den sollignende stjernen har sirklet rundt og ‘donert’ mye av hydrogenatmosfæren sin til den glupske hvite dvergen.
Etter hvert som tiden går, sier astronomene at den sollignende stjernen til slutt vil bli strippet ned til en for det meste tett, heliumrik kjerne.
Om ytterligere 70 millioner år vil stjernene deretter migrere enda nærmere hverandre, med en ultrakort bane som når bare 18 minutter, før de begynner å utvide seg og drive fra hverandre.
For tiår siden spådde forskere ved MIT og andre steder at slike kataklysmiske variabler skulle gå over til ultrakorte baner – men det er første gang et slikt overgangssystem har blitt observert direkte.
“Dette er et sjeldent tilfelle hvor vi fanget et av disse systemene i ferd med å bytte fra hydrogen til helium-akkresjon,” sa Kevin Burdge, fra MITs avdeling for fysikk.
«Folk spådde at disse objektene skulle gå over til ultrakorte baner, og det ble lenge diskutert om de kunne bli korte nok til å sende ut detekterbare gravitasjonsbølger. Denne oppdagelsen setter det til ro.’
Burdge og kolleger oppdaget det nye systemet i en enorm katalog av stjerner, observert av Zwicky Transient Facility (ZTF), en undersøkelse som bruker et kamera festet til et teleskop ved Palomar Observatory i California for å ta høyoppløselige bilder av brede strøk av himmelen.
Undersøkelsen har tatt mer enn 1000 bilder av hver av de mer enn 1 milliard stjernene på himmelen, og registrerer hver stjernes skiftende lysstyrke over dager, måneder og år.
Burdge kjemmet gjennom katalogen og lette etter signaler fra systemer med ultrakorte baner, hvis dynamikk kan være så ekstrem at de skulle gi fra seg dramatiske lysutbrudd og sende ut gravitasjonsbølger.
Disse så ut til å blinke gjentatte ganger, med en periode på mindre enn en time – en frekvens som vanligvis signaliserer et system med minst to tett kretsende objekter, hvor den ene krysser den andre og blokkerer lyset kort.
Funnet ble gjort av Zwicky Transient Facility (ZTF), som opererer ved Caltechs Palomar Observatory, ved hjelp av WM Keck Observatory på Hawaii (bildet)
Burdge brukte en algoritme for å luke gjennom over 1 milliard stjerner, som hver ble registrert i mer enn 1000 bilder, og til slutt nullstilt på ZTF J1813+4251.
“Denne tingen dukket opp, der jeg så en formørkelse skje hvert 51. minutt, og jeg sa, ok, dette er definitivt en binær,” sa Burdge.
Han og kollegene fokuserte videre på systemet ved å bruke WM Keck-observatoriet på Hawaii og Gran Telescopio Canarias i Spania.
De fant ut at det første objektet sannsynligvis var en hvit dverg, på 1/100 av størrelsen på solen og omtrent halvparten av massen.
Den andre var en sollignende stjerne nær slutten av livet, med en tidel av størrelsen og massen til solen (omtrent på størrelse med Jupiter).
Noe stemte imidlertid ikke helt.
“Denne ene stjernen så ut som solen, men solen kan ikke passe inn i en bane som er kortere enn åtte timer – hva er det her oppe?” sa Burdge.
Han innså at ZTF J1813+4251 sannsynligvis var en kataklysmisk variabel – en oppdagelse som betyr at den er den korteste bane-katalysmiske variabelen som er oppdaget til dags dato.
«Dette er et spesielt system,» la Burdge til. “Vi var dobbelt så heldige å finne et system som svarer på et stort åpent spørsmål, og er en av de mest vakkert oppførte katastrofale variablene som er kjent.”
Funnet er publisert i tidsskriftet Natur.