Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν τα τηλεσκόπια Gemini North και Keck II έχουν κοιτάξει μέσα σε ένα βίαιο σύστημα δυαδικών αστεριών για να διαπιστώσουν ότι ένα από τα αλληλεπιδρώντα αστέρια έχει χάσει τόση μάζα στον σύντροφό του που έχει υποχωρήσει σε ένα παράξενο, αδρανές σώμα που δεν μοιάζει με γνωστό τύπο αστεριού.
Ανίκανος να διατηρήσει την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του και να είναι καταδικασμένος σε τροχιά με τον πολύ πιο ενεργό σύντροφο λευκού νάνου για εκατομμύρια χρόνια, το νεκρό αστέρι είναι ουσιαστικά ένας νέος, απροσδιόριστος τύπος αστρικού αντικειμένου.
«Όπως και η κλασική γραμμή για τον θιγόμενο σύντροφο σε μια ρομαντική σχέση, το μικρότερο αστέρι δωρητής έδωσε, και έδωσε, και έδωσε μερικά ακόμη μέχρι να μην έχει τίποτα να δώσει», λέει ο Steve B. Howell, αστρονόμος με το Wisconsin-Indiana-Yale -Το τηλεσκόπιο NOAO (WIYN) και το Εθνικό Παρατηρητήριο Οπτικής Αστρονομίας, Tucson, AZ. «Τώρα το αστέρι του δωρητή έχει φτάσει σε αδιέξοδο - είναι πάρα πολύ τεράστιο για να θεωρηθεί σούπερ πλανήτης, η σύνθεσή του δεν ταιριάζει με γνωστούς καφέ νάνους και είναι πολύ χαμηλό σε μάζα για να είναι αστέρι. Δεν υπάρχει πραγματική κατηγορία για ένα αντικείμενο σε τέτοιο άκρο. "
Το δυαδικό σύστημα, γνωστό ως EF Eridanus (συντομογραφία EF Eri), βρίσκεται 300 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Eridanus. Το EF Eri αποτελείται από ένα αχνό λευκό νάνο αστέρι με περίπου 60 τοις εκατό της μάζας του Ήλιου και το αντικείμενο του δότη άγνωστου τύπου, το οποίο έχει εκτιμώμενο όγκο μόλις το 1/20 της ηλιακής μάζας.
Ο Howell και ο Thomas E. Harrison του Κρατικού Πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού πραγματοποίησαν μετρήσεις υπερύθρων υψηλής ακρίβειας του συστήματος δυαδικών αστεριών χρησιμοποιώντας τις φασματογραφικές δυνατότητες του Near Infrared Imager (NIRI) στο τηλεσκόπιο Βόρειου Δίδυμου και του NIRSPEC στο Keck II και τα δύο στη Mauna Kea τον Δεκέμβριο 2002 και Σεπτέμβριος 2003, αντίστοιχα. Υποστηρικτικές παρατηρήσεις έγιναν με το τηλεσκόπιο 2,1 μέτρων στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak κοντά στο Tucson τον Σεπτέμβριο του 2002.
Το EF Eri είναι ένας τύπος συστήματος δυαδικών αστεριών γνωστών ως μαγνητικών κατακλυσμικών μεταβλητών. Αυτή η τάξη συστημάτων μπορεί να παράγει πολλά περισσότερα από αυτά τα «νεκρά» αντικείμενα από όσα έχουν συνειδητοποιήσει οι επιστήμονες, λέει ο Harrison, συν-συγγραφέας μιας εργασίας για την ανακάλυψη που θα δημοσιευτεί στο τεύχος 20 Οκτωβρίου του Astrophysical Journal. «Αυτοί οι τύποι συστημάτων δεν λαμβάνονται γενικά υπόψη στις συνήθεις απογραφές των αστεριών σε έναν τυπικό γαλαξία», λέει ο Harrison. "Σίγουρα θα πρέπει να εξεταστούν πιο προσεκτικά."
Ο λευκός νάνος στο EF Eri είναι ένα συμπιεσμένο, καμένο υπόλοιπο ενός ηλιακού τύπου αστεριού που έχει τώρα περίπου την ίδια διάμετρο με τη Γη, αν και εξακολουθεί να εκπέμπει άφθονες ποσότητες ορατού φωτός. Ο Howell και ο Harrison παρατήρησαν το EF Eri στο υπέρυθρο επειδή το υπέρυθρο φως από το ζεύγος κυριαρχείται φυσικά από εκπομπές θερμότητας και μεγαλύτερου μήκους κύματος από το δευτερεύον αντικείμενο.
Η επιστημονική εργασία ντετέκτιβ για να συναγάγει τα συστατικά αυτού του δυαδικού συστήματος περιπλέχθηκε πολύ από την ακτινοβολία κυκλοτρόνων που εκπέμπεται καθώς τα ελεύθερα ηλεκτρόνια περιστρέφονται κάτω από τις ισχυρές γραμμές μαγνητικού πεδίου του λευκού νάνου. Το μαγνητικό πεδίο του λευκού νάνου είναι περίπου 14 εκατομμύρια φορές πιο ισχυρό από το Ήλιο. Η προκύπτουσα ακτινοβολία κυκλοτρονίων εκπέμπεται κυρίως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.
«Στην αρχική μας φασματοσκοπία του EF Eri, παρατηρήσαμε ότι ορισμένα τμήματα του υπέρυθρου συνεχούς φωτός έγιναν περίπου 2-3 φορές πιο φωτεινά για μια χρονική περίοδο, και στη συνέχεια εξαφανίστηκαν. Αυτή η φωτεινότητα επαναλάμβανε κάθε τροχιά, και έτσι έπρεπε να έχει μια προέλευση μέσα στο δυαδικό », εξηγεί ο Howell. «Αρχικά πιστεύαμε ότι η αλλαγή φωτεινότητας προέκυψε από τη διαφορά μεταξύ μιας θερμαινόμενης πλευράς και μιας ψυχρότερης πλευράς του αντικειμένου του δότη, αλλά περαιτέρω παρατηρήσεις με τους Δίδυμους και τον Κέκ αντίθετα έδειξαν την ακτινοβολία κυκλοτρόνων. «Βλέπουμε» αυτό το πρόσθετο υπέρυθρο στοιχείο στις φάσεις που συμβαίνουν όταν η ακτινοβολία ακτινοβολείται προς την κατεύθυνσή μας και δεν την βλέπουμε όταν η ακτινοβολία δείχνει σε άλλες κατευθύνσεις ».
Η τροχιακή περίοδος των 81 λεπτών των δύο αντικειμένων ήταν πιθανώς τέσσερις ή πέντε ώρες, όταν η διαδικασία μαζικής μεταφοράς ξεκίνησε πριν από περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Αρχικά, το δευτερεύον αντικείμενο μπορεί επίσης να έχει παρόμοιο μέγεθος με τον Ήλιο, με ίσως το 50-100 τοις εκατό της ηλιακής μάζας.
«Όταν ξεκινά αυτή η διαδραστική διαδικασία μαζικής μεταφοράς από το δευτερεύον αστέρι στον λευκό νάνο, και γιατί σταμάτησε, και οι δύο παραμένουν άγνωστοι σε εμάς», λέει ο Howell. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ήταν πολύ πιθανό να επαναληφθούν εκρήξεις και εκρήξεις novae. Η φυσική της διαδικασίας προκάλεσε επίσης τα δύο αντικείμενα να περιστρέφονται πιο κοντά το ένα στο άλλο. Σήμερα, τα δύο αντικείμενα περιστρέφονται μεταξύ τους περίπου στον ίδιο διαχωρισμό με την απόσταση από τη Γη έως τη Σελήνη. Το αντικείμενο του δότη έχει υποχωρήσει σε σώμα με διάμετρο περίπου ίση με τον πλανήτη Δία.
Η συνδυασμένη ισχύς παρατήρησης των τηλεσκοπίων Gemini 8 μέτρων και Keck 10 μέτρων και οι μεγάλοι κύριοι καθρέφτες τους, τα οποία ήταν απαραίτητα για αυτήν την έρευνα, λέει ο Howell, καθιστά σαφές ότι ούτε τα φασματικά χαρακτηριστικά του δότη ούτε η σύνθεσή του ταιριάζουν με οποιοδήποτε γνωστό τύπο καφέ νάνος ή πλανήτης.
Το Derek Homeier University of Georgia δημιούργησε μια σειρά μοντέλων υπολογιστών που προσπαθούν να αναπαράγουν τις συνθήκες στο EF Eri, αλλά ακόμη και τα καλύτερα από αυτά δεν ταιριάζουν τέλεια.
Το σχήμα των φασμάτων υποδηλώνει ένα πολύ δροσερό αντικείμενο (περίπου 1.700 βαθμούς Kelvin, ισοδύναμο με έναν δροσερό καφέ νάνο), αλλά δεν έχουν το ίδιο λεπτομερές σχήμα ή βασικά χαρακτηριστικά των φασμάτων καφέ νάνου. Τα πιο δροσερά φυσιολογικά αστέρια (αστέρια τύπου Μ πολύ χαμηλής μάζας) είναι περίπου 2.500 βαθμοί Κ, και ο Δίας είναι 124 βαθμοί Κ. Οι εξωπλανήτες «καυτού Δία» που εντοπίζονται έμμεσα από άλλους αστρονόμους εκτιμούν τη βαρυτική τους επίδραση στα γονικά τους αστέρια να είναι 1.000-1.600 βαθμοί Κ.
Υπάρχει μια μικρή πιθανότητα ότι το σύστημα EF Eri θα μπορούσε αρχικά να αποτελείται από τον πρόγονο του σημερινού λευκού νάνου και ένα είδος «υπερ-πλανήτη» που επέζησε από την εξέλιξη του λευκού νάνου να οδηγήσει στο σύστημα που παρατηρείται τώρα, αλλά αυτό θεωρείται απίθανο.
"Υπάρχουν περίπου 15 άλλα γνωστά δυαδικά συστήματα εκεί έξω που μπορεί να είναι παρόμοια με το EF Eri, αλλά κανένα δεν έχει μελετηθεί αρκετά για να πει", λέει ο Howell. «Εργαζόμαστε σε ορισμένα από αυτά τώρα και προσπαθούμε να βελτιώσουμε τα μοντέλα μας ώστε να ταιριάζουν καλύτερα με τα υπέρυθρα φάσματα».
Συν-συγγραφείς αυτού του εγγράφου για την EF Eri είναι η Paula Szkody του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, και η Joni Johnson και η Heather Osborne από το Νέο Μεξικό.
Το τηλεσκόπιο 3,5 μέτρων WIYN βρίσκεται στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak, 55 μίλια νοτιοδυτικά του Tucson, AZ. Το Kitt Peak National Observatory είναι μέρος του Εθνικού Παρατηρητηρίου Οπτικής Αστρονομίας, το οποίο λειτουργεί από την Ένωση Πανεπιστημίων Έρευνας στην Αστρονομία (AURA), Inc., στο πλαίσιο συμφωνίας συνεργασίας με το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF).
Οι εθνικοί ερευνητικοί οργανισμοί που σχηματίζουν τη συνεργασία του Παρατηρητηρίου Gemini περιλαμβάνουν: το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF), το Συμβούλιο Ερευνών Φυσικής Σωματιδίων και Αστρονομίας του Ηνωμένου Βασιλείου (PPARC), το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά (NRC), την Χιλιανή Επιτροπή της Nacional de Investigaci ? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), το Αυστραλιανό Συμβούλιο Έρευνας (ARC), το Αργεντινό Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) και το Βραζιλιάνο Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico ( CNPq). Το Αστεροσκοπείο διοικείται από την AURA βάσει συμφωνίας συνεργασίας με το NSF.
Ο W.M. Το Παρατηρητήριο Keck λειτουργεί από την Ένωση Καλιφόρνιας για την Έρευνα στην Αστρονομία (CARA), μια επιστημονική συνεργασία του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και της Εθνικής Διοίκησης Αεροναυτικής και Διαστήματος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Gemini
