Τα συστήματα δυαδικών αστεριών έκλειψης είναι σχετικά κοινά στο Σύμπαν μας. Στον περιστασιακό παρατηρητή, αυτά τα συστήματα μοιάζουν με ένα μόνο αστέρι, αλλά στην πραγματικότητα αποτελούνται από δύο αστέρια σε τροχιά μεταξύ τους. Η μελέτη αυτών των συστημάτων προσφέρει στους αστρονόμους την ευκαιρία να μετρήσουν άμεσα τις θεμελιώδεις ιδιότητες (δηλαδή τις μάζες και τις ακτίνες) αυτών των συστημάτων αντίστοιχα αστρικά συστατικά.
Πρόσφατα, μια ομάδα Βραζιλιάνων αστρονόμων παρατήρησε ένα σπάνιο θέαμα στον Γαλαξία - ένα δυαδικό έκλειμμα που αποτελείται από έναν λευκό νάνο και έναν καφέ νάνο χαμηλής μάζας. Ακόμα πιο ασυνήθιστο ήταν το γεγονός ότι ο κύκλος ζωής του λευκού νάνου φάνηκε να έχει συντομευτεί πρόωρα από τον καφέ νάνο σύντροφό του, ο οποίος προκάλεσε τον πρόωρο θάνατό του σιγά σιγά απομακρύνοντας υλικό και «λιμοκτονώντας» μέχρι θανάτου.
Η μελέτη που αναφέρει λεπτομερώς τα ευρήματά τους, με τίτλο «HS 2231 + 2441: ένα σύστημα HW Vir που αποτελείται από έναν λευκό νάνο χαμηλής μάζας και έναν καφέ νάνο», δημοσιεύθηκε πρόσφατα το Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Η ομάδα διευθύνθηκε από τον Leonardo Andrade de Almeida, μεταδιδακτορικό συνεργάτη του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Γεωφυσικής και Ατμοσφαιρικών Επιστημών (IAG-USP) του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο, μαζί με μέλη του Εθνικού Ινστιτούτου Διαστημικής Έρευνας (MCTIC) και Κρατικό Πανεπιστήμιο της Feira de Santana.
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα πραγματοποίησε παρατηρήσεις ενός συστήματος δυαδικών αστεριών μεταξύ 2005 και 2013 χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο Pico dos Dias στη Βραζιλία. Αυτά τα δεδομένα στη συνέχεια συνδυάστηκαν με πληροφορίες από το Τηλεσκόπιο William Herschel, το οποίο βρίσκεται στο Παρατηρητήριο del Roque de los Muchachos στο νησί της Λα Πάλμα. Αυτό το σύστημα, γνωστό ως HS 2231 + 2441, αποτελείται από ένα λευκό νάνο αστέρι και έναν καφέ νάνο σύντροφο.
Οι λευκοί νάνοι, που είναι το τελικό στάδιο των ενδιάμεσων ή χαμηλής μάζας αστεριών, είναι ουσιαστικά αυτό που μένει αφού ένα αστέρι εξαντλήσει το καύσιμο υδρογόνου και ηλίου του και εκτοξεύσει τα εξωτερικά του στρώματα. Ένας καφέ νάνος, από την άλλη πλευρά, είναι ένα υποθαλάσσιο αντικείμενο που έχει μια μάζα που το τοποθετεί ανάμεσα σε αυτό ενός αστέρα και ενός πλανήτη. Η εύρεση ενός δυαδικού συστήματος που να αποτελείται και από τα δύο αντικείμενα μαζί στο ίδιο σύστημα είναι κάτι που οι αστρονόμοι δεν βλέπουν καθημερινά.
Όπως εξήγησε ο Leonardo Andrade de Almeida σε ένα δελτίο τύπου του FAPESP, «Αυτός ο τύπος δυαδικού χαμηλής μάζας είναι σχετικά σπάνιος. Μόνο μερικές δεκάδες έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. "
Αυτό το συγκεκριμένο δυαδικό ζεύγος αποτελείται από έναν λευκό νάνο που κυμαίνεται μεταξύ είκοσι έως τριάντα τοις εκατό της μάζας του Ήλιου - 28.500 K (28.227 ° C; 50.840 ° F) - ενώ ο καφές νάνος είναι περίπου 34-36 φορές αυτός του Δία. Αυτό καθιστά το HS 2231 + 2441 το λιγότερο τεράστιο δυαδικό σύστημα έκλειψης που έχει μελετηθεί μέχρι σήμερα.
Στο παρελθόν, ο πρωταρχικός (ο λευκός νάνος) ήταν ένα κανονικό αστέρι που εξελίχθηκε γρηγορότερα από τον σύντροφό του, καθώς ήταν πιο ογκώδες. Μόλις εξαντλήσει το καύσιμο υδρογόνου του, σχημάτισε έναν πυρήνα καύσης ηλίου. Σε αυτό το σημείο, το αστέρι βρισκόταν στο δρόμο για να γίνει ένας κόκκινος γίγαντας, αυτό συμβαίνει όταν τα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο βγαίνουν από την κύρια φάση ακολουθίας τους. Αυτό θα χαρακτηριζόταν από μια μαζική επέκταση, με διάμετρο άνω των 150 εκατομμυρίων χλμ.
Σε αυτό το σημείο, ο Almeida και οι συνάδελφοί του κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι άρχισε να αλληλεπιδρά βαρυτικά με τον δευτερεύοντα (τον καφέ νάνο). Εν τω μεταξύ, ο καφετής νάνος άρχισε να προσελκύεται και να κατακλύζεται από την ατμόσφαιρα του πρωτεύοντος (δηλαδή το περίβλημά του), το οποίο το έκανε να χάσει την τροχιακή γωνιακή ορμή. Τελικά, η ισχυρή δύναμη έλξης ξεπέρασε τη βαρυτική δύναμη διατηρώντας το περίβλημα αγκυροβολημένο στο αστέρι του.
Μόλις συνέβη αυτό, τα εξωτερικά στρώματα του πρωτεύοντος αστεριού άρχισαν να αφαιρούνται, εκθέτοντας τον πυρήνα του ηλίου και στέλνοντας τεράστιες ποσότητες ύλης στον καφέ νάνο. Λόγω αυτής της απώλειας μάζας, το υπόλοιπο πέθανε ουσιαστικά, έγινε λευκός νάνος. Στη συνέχεια, ο καφέ νάνος άρχισε να περιστρέφεται σε τροχιά του λευκού νάνου με μια σύντομη τροχιακή περίοδο μόλις τριών ωρών. Όπως εξήγησε η Almeida:
«Αυτή η μεταφορά μάζας από το πιο μαζικό αστέρι, το πρωτεύον αντικείμενο, στον σύντροφό του, το οποίο είναι το δευτερεύον αντικείμενο, ήταν εξαιρετικά βίαιο και ασταθές, και διήρκεσε για λίγο ... Το δευτερεύον αντικείμενο, το οποίο είναι τώρα καφέ νάνος, πρέπει επίσης απέκτησε κάποιο θέμα όταν μοιράστηκε το φάκελό του με το πρωτεύον αντικείμενο, αλλά δεν αρκεί για να γίνει νέο αστέρι. "
Αυτή η κατάσταση είναι παρόμοια με αυτό που οι αστρονόμοι παρατήρησαν αυτό το περασμένο καλοκαίρι ενώ μελετούσαν το σύστημα δυαδικών αστεριών γνωστό ως WD 1202-024. Και εδώ, ανακαλύφθηκε ένας σύντροφος καφέ νάνου σε τροχιά ενός πρωταρχικού λευκού νάνου. Επιπλέον, η ομάδα που ήταν υπεύθυνη για την ανακάλυψη έδειξε ότι ο καφέ νάνος πιθανότατα πλησίαζε τον λευκό νάνο μόλις μπήκε στη φάση του Red Giant Branch (RGB).
Σε αυτό το σημείο, ο καφέ νάνος απογύμνωσε την πρωτεύουσα της ατμόσφαιράς του, εκθέτοντας τον υπολειπόμενο πυρήνα του λευκού νάνου. Ομοίως, η αλληλεπίδραση του πρωτογενούς με έναν καφέ νάνο σύντροφο προκάλεσε τον πρόωρο αστρικό θάνατο. Το γεγονός ότι δύο τέτοιες ανακαλύψεις έχουν συμβεί σε σύντομο χρονικό διάστημα είναι αρκετά τυχαίο. Λαμβάνοντας υπόψη την ηλικία του Σύμπαντος (που είναι περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια), τα νεκρά αντικείμενα μπορούν να σχηματιστούν μόνο σε δυαδικά συστήματα.
Μόνο στον Γαλαξία, περίπου το 50% των αστεριών χαμηλής μάζας υπάρχουν ως μέρος ενός δυαδικού συστήματος, ενώ τα αστέρια υψηλής μάζας υπάρχουν σχεδόν αποκλειστικά σε δυαδικά ζεύγη. Σε αυτές τις περιπτώσεις, περίπου τα τρία τέταρτα θα αλληλεπιδράσουν με κάποιον τρόπο με έναν σύντροφο - ανταλλάσσοντας μάζα, επιταχύνοντας τις περιστροφές τους και τελικά συγχωνεύοντας.
Όπως ανέφερε η Almeida, η μελέτη αυτού του δυαδικού συστήματος και όσων το αρέσει θα μπορούσαν να βοηθήσουν σοβαρά τους αστρονόμους να κατανοήσουν πόσο ζεστά, συμπαγή αντικείμενα όπως λευκοί νάνοι. «Τα δυαδικά συστήματα προσφέρουν έναν άμεσο τρόπο μέτρησης της κύριας παραμέτρου ενός αστεριού, που είναι η μάζα του», είπε. "Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα δυαδικά συστήματα είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του κύκλου ζωής των αστεριών."
Τα τελευταία χρόνια ανακαλύφθηκαν αστέρια λευκού νάνου χαμηλής μάζας. Η εύρεση δυαδικών συστημάτων όπου συνυπάρχουν με καφέ νάνους - ουσιαστικά, αποτυχημένα αστέρια - είναι μια άλλη σπανιότητα. Αλλά με κάθε νέα ανακάλυψη, οι ευκαιρίες για μελέτη του εύρους δυνατοτήτων στο Σύμπαν μας αυξάνονται.
