Astronomi koji koriste teleskope Blizanci Sjever i Keck II zavirili su u nasilni binarni sustav zvijezda kako bi otkrili da je jedna od interaktivnih zvijezda izgubila toliko mase prema svom partneru da se vratio u čudno, inertno tijelo nalik nepoznatom tipu zvijezda.
Ne može održati nuklearnu fuziju u svojoj srži i osuđena na orbitu sa svojim mnogo energičnijim bijelim patuljastim partnerima milijunima godina, mrtva zvijezda je u osnovi novi, neodređeni tip zvjezdanog objekta.
"Kao i klasična crta o ozljeđenom partneru u romantičnoj vezi, i manja zvijezda donatorica je davala i davala i dala još nešto dok joj nije preostalo ništa drugo", kaže Steve B. Howell, astronom iz Wisconsina-Indiane-Yale -NOAO (WIYN) teleskop i Nacionalni opservatorij za optičku astronomiju, Tucson, AZ. "Sada je zvijezda donator dosegla ćorsokak - daleko je prevelika da bi se mogla smatrati super-planetom, njezin sastav ne odgovara poznatim smeđim patuljcima, a premali je masa da bi mogla biti zvijezda. Ne postoji prava kategorija objekta u takvom udu. "
Binarni sustav, poznat kao EF Eridanus (skraćeno EF Eri), nalazi se na 300 svjetlosnih godina od Zemlje u zviježđu Eridanus. EF Eri sastoji se od blijede patuljaste zvijezde s oko 60 posto mase Sunca i donora nepoznatog tipa koji ima oko 1/20 sunčeve mase.
Howell i Thomas E. Harrison sa Sveučilišta New Mexico State izvršili su visoko precizne infracrvene mjere binarnog zvjezdanog sustava koristeći spektrografske mogućnosti Bliskog infracrvenog slika (NIRI) na teleskopu Gemini North i NIRSPEC na Keck II, oba u Mauna Kea u prosincu 2002, odnosno rujna 2003. Potporna zapažanja rađena su teleskopom od 2,1 metar u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak u blizini Tucsona u rujnu 2002.
EF Eri je vrsta binarnog zvjezdanog sustava poznatog kao magnetske kataklizmičke varijable. Ova klasa sustava može proizvesti mnogo više tih 'mrtvih' objekata nego što su znanstvenici shvatili, kaže Harrison, koautor rada o otkriću koje će biti objavljeno u časopisu Astrophysical Journal od 20. listopada. "Ove se vrste obično ne ubrajaju u uobičajene popisne brojke zvjezdanog sustava u tipičnoj galaksiji", kaže Harrison. "Svakako bi ih trebalo razmotriti pažljivije."
Bijeli patuljak u EF Eri komprimirani je, izgorjeli ostatak zvijezde solarnog tipa koja je sada približno istog promjera kao i Zemlja, iako još uvijek emitira veliku količinu vidljive svjetlosti. Howell i Harrison primijetili su EF Eri u infracrvenom jer infracrvenom svjetlošću iz para prirodno dominiraju toplina i emisije duže valne duljine iz sekundarnog objekta.
Znanstveni detektivski rad na zaključivanju komponenata ovog binarnog sustava uvelike je bio kompliciran ciklotronskim zračenjem koje se emitira kao slobodni elektroni spirali niz moćne linije magnetskog polja bijelog patuljka. Magnetsko polje bijelog patuljaka je oko 14 milijuna puta snažnije od Sunčevog. Rezultirajuće ciklotronsko zračenje emitira se prvenstveno u infracrvenom dijelu spektra.
"U svojoj početnoj spektroskopiji EF Eri, primijetili smo da su neki dijelovi infracrvenog kontinuum svjetla za vrijeme postali oko 2-3 puta svjetliji, a zatim otišli. Ovo svjetlo ponovilo je svaku orbitu, pa je stoga moralo imati podrijetlo unutar binarne mreže ”, objašnjava Howell. „Prvo smo pomislili da je promjena svjetline rezultat razlike između zagrijane strane i hladnije strane donornog predmeta, ali daljnja zapažanja s Blizancima i Keckom su umjesto toga ukazala na ciklotronsko zračenje. Tu dodatnu infracrvenu komponentu 'vidimo' u fazama koje nastaju kada zračenje zrači u našem smjeru, a ne vidimo je kada snop pokazuje u drugim smjerovima. '
81-minutno orbitalno razdoblje dvaju predmeta vjerojatno je bilo četiri ili pet sati kada je proces prijenosa mase počeo prije otprilike pet milijardi godina. Izvorno je sekundarni objekt također mogao biti slične veličine Suncu, s možda 50-100 posto solarne mase.
"Kad započne ovaj interaktivni proces prijenosa mase sa sekundarne zvijezde na bijelog patuljka i zašto se zaustavio, oboje nam ostaje nepoznato", kaže Howell. Tijekom tog procesa vrlo su vjerojatni opetovani izljevi i nove eksplozije. Fizika procesa također je uzrokovala da se dva objekta spiralno zbliže. Danas se dva objekta kreću oko sebe na približno istoj udaljenosti kao i udaljenost od Zemlje do Mjeseca. Objekt donator vratio se u tijelo promjera približno jednakog planetu Jupiter.
Kombinirana promatračka snaga Gemini 8-metarskih i Keck-ovih 10-metarskih teleskopa i njihovih velikih primarnih zrcala, koja su bila bitna za ovo istraživanje, kaže Howell, jasno daje do znanja da ni spektralne karakteristike davatelja ni njegov sastav ne odgovaraju nijednoj poznatoj vrsti smeđi patuljak ili planet.
Sveučilište Derek Homeier u državi Georgia stvorilo je niz računalnih modela koji pokušavaju kopirati uvjete na EF Eri, ali čak ni najbolji od njih ne odgovaraju savršeno.
Oblici spektra označavaju vrlo hladan objekt (oko 1.700 stupnjeva Kelvina, što odgovara hladnom smeđem patulju), ali oni nemaju isti detaljan oblik ili ključne karakteristike smeđih patuljastih spektra. Najhladnije normalne zvijezde (zvijezde vrlo male mase M) su oko 2500 stupnjeva K, a Jupiter 124 stupnjeva K. Eksoplaneti „vrućeg Jupitera“, koji su usko otkrili drugi astronomi, posredno otkriveni drugim astronomima, koristeći svoj gravitacijski utjecaj na njihove matične zvijezde da bude 1.000-1.600 stupnjeva K.
Postoji mala vjerojatnost da bi se sustav EF Eri mogao izvorno sastojati od porijekla današnje zvijezde bijelog patuljaka i nekakve „super-planete“ koja je preživjela evoluciju bijelog patuljka da bi rezultirala sada primijećenim sustavom, ali to se smatra malo vjerojatnim.
"Postoji oko 15 drugih poznatih binarnih sustava koji su možda slični EF Eri, ali nijedan nije dovoljno proučen", kaže Howell. "Na nekim od njih radimo upravo sada i pokušavamo poboljšati naše modele kako bi se što bolje podudarali s infracrvenim spektrom."
Koautori ovog rada na EF Eri su Paula Szkody sa Sveučilišta u Washingtonu u Seattleu i Joni Johnson i Heather Osborne iz države New Mexico.
3,5-metarski teleskop WIYN nalazi se u Nacionalnom opservatoriju Kitt Peak, 55 milja jugozapadno od Tucsona, AZ. Kitt Peak National opservatory dio je Nacionalnog opservatorija za optičku astronomiju, kojim upravlja Udruženje sveučilišta za istraživanje u astronomiji (AURA), Inc., pod ugovorom o suradnji s Nacionalnom fondacijom za znanost (NSF).
Nacionalne istraživačke agencije koje formiraju partnerstvo za opservatoriju Blizanci uključuju: Nacionalnu fondaciju za znanost SAD-a (NSF), Ujedinjeno Kraljevstvo za istraživanje fizike i astronomije čestica (PPARC), Kanadsko nacionalno vijeće za istraživanje (NRC), čileanski Comisi? N Nacional de Investigaci ? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), Australsko istraživačko vijeće (ARC), argentinski Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) i brazilski Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico ( CNPq). Opservatorijom upravlja AURA prema sporazumu o suradnji s NSF-om.
W.M. Keck Observatory upravlja Kalifornijsko udruženje za istraživanje astronomije (CARA), znanstveno partnerstvo Kalifornijskog tehnološkog instituta, Sveučilište u Kaliforniji i Nacionalna uprava za zrakoplovstvo i svemir.
Izvorni izvor: Gemini News Release
