5 kwietnia 2021

Gorący towarzysze błękitnych maruderów

Błękitni maruderzy to tajemnicze gwiazdy, które wydają się jaśniejsze i gorętsze od innych gwiazd o podobnym wieku i masie. Chociaż dokładne pochodzenie tych gwiazd nie jest znane, uważa się, że powstają, gdy gwiazdy w układzie podwójnym oddziałują ze sobą. Autorzy pracy poszukują niebieskich maruderów w gromadzie otwartej King 2 i szukają dowodów na to, że gwiazdy są podwójne.


Błękitne gwiazdy wędrowne w gromadzie gwiazd można zidentyfikować na podstawie diagramu Hertzsprunga-Russella (HR.) Gwiazdy, które spalają wodór w swoich jądrach znajdują się na ciągu głównym diagramu HR. Gwiazdy o większej masie wyczerpują wodór w jądrze szybciej niż gwiazdy o mniejszej masie i w konsekwencji opuszczają ciąg główny. Istnieje zatem masa maksymalna, powyżej której gwiazdy w gromadzie nie leżą już na ciągu głównym. Ten punkt na diagramie HR nazywany jest punktem wyłączenia z ciągu głównego (ang. Main Sequence Turn-Off – MSTO) i reprezentuje najbardziej masywną gwiazdę, która nadal spala wodór w swoim jądrze. Błękitne marudery wydają się leżeć na ciągu głównym, ale są znacznie jaśniejsze (tj. bardziej masywne) niż MSTO. Zajmują one zatem region diagramu HR, który zgodnie z naszymi oczekiwaniami powinien być pusty, i stanowią wyzwanie dla istniejących modeli ewolucji gwiazd.


Możliwym wyjaśnieniem błękitnych maruderów jest to, że powstają one w układach podwójnych. Masa drugiej gwiazdy w układzie podwójnym może ulec znacznemu zwiększeniu, jeżeli pierwsza gwiazda przeniesie na nią część swojej masy. Zwiększa to ilości wodoru w jądrze drugiej gwiazdy, powodując, że pozostaje ona na ciągu głównym dłużej niż inne gwiazdy o tej samej masie. Ten sam efekt można zaobserwować, gdy dwie gwiazdy w układzie podwójnym połączą się w jedną, bardziej masywną gwiazdę. Zwiększona masa sprawia również, że gwiazda wydaje się jaśniejsza i gorętsza. Istnieją pewne dowody obserwacyjne na poparcie tezy o istnieniu układu podwójnego. Jednak wciąż nie jest jasne, ile błękitnych maruderów jest częścią układów podwójnych przenoszących masę, a ile pojedynczymi gwiazdami powstałymi w wyniku łączenia się gwiazd podwójnych.

Autorzy artykułu poszukiwali towarzysza błękitnego marudera w gromadzie otwartej King 2. King 2 jest jedną z najstarszych gromad gwiazd w Drodze Mlecznej, liczącą 6 mld lat i oddaloną od nas o 5700 parseków (~ 17 000 lat świetlnych). Wcześniejsze badania pozwoliły na zidentyfikowanie w tej gromadzie trzydziestu błękitnych maruderów. Autorzy pracy obserwowali tę gromadę za pomocą urządzenia Ultra-Violet Imaging Telescope znajdującego się na pokładzie teleskopu kosmicznego Astrosat. W swoich obserwacjach w ultrafiolecie wykryli dziesięć z trzydziestu znanych błękitnych maruderów. Gwiazdy potrzebują bardzo wysokich temperatur (>10 000 K), aby wykazywać silną emisję UV. Jednakże, błękitne marudery mają stosunkowo niskie temperatury (<8 000 K). Wskazuje to na istnienie gorącego towarzysza, który czai się w pobliżu tych błękitnych maruderów.

Aby określić ilościowy wkład gorącego towarzysza, autorzy zestawiają dane na wielu długościach fali dla tych dziesięciu błękitnych maruderów z innych przeglądów nieba, takich jak PanSTARRS i Gaia (optyczny), 2MASS (bliska podczerwień) oraz WISE (średnia podczerwień). Konstruując widmowy rozkład energii (ang spectral energy distributions – SED) – jasność w funkcji długości fali – dla tych gwiazd. Te widmowe rozkłady energii mogą być modelowane w celu wyznaczenia temperatury, promienia i masy gwiazdy. Autorzy najpierw dopasowali wszystkie swoje SED do modeli pojedynczych gwiazd. Dane optyczne i podczerwone są dobrze dopasowane do tych modeli i sugerują temperatury 5750 – 8250 K oraz masy 1,2 – 1,9 mas Słońca dla błękitnych maruderów. Stwierdzili jednakże, że sześć gwiazd w ich próbce wykazuje nadmiar emisji UV, którego nie można wyjaśnić modelami gwiazd pojedynczych. Przypisują tę nadwyżkę emisji UV gorącej gwieździe towarzyszącej.

Autorzy modelują nadmiar emisji UV i stwierdzają, że gorący towarzysze mają temperatury w zakresie 14 000 – 26 000 K i promienie 0,09 – 0,27 promienia Słońca. Własności te sugerują, że mogą to być gwiazdy skrajnej gałęzi horyzontalnej na diagramie HR (ang. Extreme Horizontal Branch – EHR) lub podkarły typu B. Obydwa typy gwiazd są gorącymi gwiazdami, które w swoich jądrach spalają hel i mają jasną emisję w UV ze względu na ich wysoką temperaturę. Co więcej, gorące podkarły są zwykle znajdowane w układach podwójnych przenoszących masę, co dodatkowo uwiarygadnia tezę, że błękitne marudery pochodzą z układów podwójnych.

Jeżeli EHB lub gorące podkarły zostaną potwierdzone jako towarzysze tych błękitnych maruderów, sugerowałoby to, że te dziesięć błękitnych maruderów powstało z układów podwójnych przenoszących masę, a nie ze zderzenia gwiazd. Autorzy szacują, że ich wyniki wskazują na to, że co najmniej 15% błękitnych maruderów w gromadzie King 2 może być uformowanych z układu podwójnego przenoszącego masę. Obserwacje spektroskopowe mające na celu zmierzenie prędkości radialnych tych gwiazd pomogą lepiej scharakteryzować ich towarzyszy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Odkryto brązowe karły wirujące tak szybko, że wkrótce mogą się rozpaść

Brązowe karły , czasami nazywane „upadłymi gwiazdami”, mogą wirować z prędkością do 320 000 km/h, jednak może istnieć granica tego tempa rot...