Skąd się biorą ekscentryczne bliźniacze gwiazdy podwójne?

W całej Drodze Mlecznej pary niemal identycznych gwiazd krążą wokół siebie, oddzielone ogromnymi odległościami. Co najnowsze badania mogą nam powiedzieć o tym, jak tworzą się te układy?

Obraz Alfa Centauri A i B uzyskany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.

Źródło: NASA Goddard.

Przełom w dziedzinie gwiazd podwójnych

Badając gwiazdy podwójne, astronomowie mają nadzieję poznać szczegóły powstawania gwiazd, a także sposób, w jaki powtarzające się spotkania grawitacyjne mogą kształtować układy gwiezdne po ich uformowaniu. Chociaż gwiazdy podwójne są bardzo popularne, nie są pozbawione tajemnic, a ostatnie dane ujawniły intrygujące szczegóły dotyczące układów podwójnych w naszej Galaktyce.

Jednym z odkryć jest to, że szeroko oddzielone układy podwójne, w których gwiazdy mają prawie taką samą masę – szerokie układy podwójne – są bardziej powszechne niż oczekiwano. Oczekuje się, że układy podwójne powstają z jednego dysku gwiazd i pyłu, ale dyski te są zwykle znacznie mniejsze niż obecna separacja składników układu.

Jeżeli ci odlegli towarzysze uformowali się blisko siebie w jednym dysku, zanim zostali przesunięci do swoich obecnych lokalizacji przez spotkania grawitacyjne, układy te powinny mieć niezwykle wydłużone (ekscentryczne) orbity – a dzięki sondzie kosmicznej Gaia możemy sprawdzić to przewidywanie dla tysięcy gwiazd.

Odkrywanie ekscentryczności

Szerokie układy podwójne potrzebują ponad tysięcy lat, aby ukończyć pojedynczą orbitę, co sprawia, że zmierzenie mimośrodu pojedynczego układu jest wyzwaniem. Zamiast tego, Hsiang-Chih Hwang (Institute for Advanced Study) wykorzystał technikę statystyczną, aby zbadać prawie milion układów podwójnych jednocześnie. Używając danych o położeniu i prędkości gwiazd z Gaia, zespół zmierzył kąt pomiędzy dwoma wektorami: jednym, który opisuje różnicę w ruchu składników układu podwójnego po niebie i jednym, który łączy dwie gwiazdy.

Porównując kąt pomiędzy tymi wektorami do teoretycznych przewidywań dla populacji gwiazd o różnych mimośrodach, zespół ustalił, że układy podwójne o separacjach orbitalnych 400–1000 jednostek astronomicznych mają tendencję do posiadania ekstremalnie ekscentrycznych orbit. W szczególności, wydaje się, że istnieje duża liczba układów o mimośrodzie pomiędzy 0,95 a 1,0.

Możliwości formowania

To odkrycie sugeruje, że szerokie układy podwójne prawdopodobnie tworzą się blisko siebie, zanim potencjalnie zostaną oddzielone, ale to, w jaki sposób te układy osiągają swoje ekscentryczne orbity, jest wciąż niejasne. Hwang i współpracownicy badają kilka możliwości:

1. Natychmiastowe „kopnięcie” mogłoby zmienić bliską orbitę kołową w wysoce ekscentryczną, ale nie jest jasne, jaki proces mógłby zapewnić kopnięcie;
2. Szerokie, ekscentryczne układy podwójne mogą mieć trzy gwiazdy, przy czym trzecia gwiazda jest bliskim, nierozdzielonym towarzyszem jednej z dwóch szeroko rozdzielonych gwiazd. Jednak wcześniejsze badania sugerują, że nierozdzieleni towarzysze gwiazdowi nie są szczególnie częstym zjawiskiem wśród układów podwójnych;
3. Oddziaływania pomiędzy młodym układem podwójnym a otaczającym go dyskiem mogą zwiększyć mimośród układu. Proces ten dotyczyłby wszystkich bliskich układów podwójnych – nie tylko bliźniaczych – ale rezultaty mogą być bardziej widoczne w populacji bliźniaczych układów podwójnych, ponieważ bliźniacze gwiazdy podwójne są częstsze w ciasnych układach podwójnych.

Tworzenie szerokich, ekscentrycznych układów podwójnych ma implikacje również dla pojedynczych gwiazd; Hwang i współautorzy pracy zarysowują możliwość, że ten sam proces, który wprowadza ciasne układy podwójne na wysoce ekscentryczne orbity, prawdopodobnie całkowicie rozdziela niektóre układy, tworząc pary „wędrujących” gwiazd, które oddalają się w przeciwnych kierunkach przez galaktykę.

Opracowanie:

Agnieszka Nowak

Źródło:

AAS

Urania