Skrajnie chłodne podwójne karły biją rekordy
Astrofizycy odkryli najciaśniejszy układ podwójny skrajnie chłodnych karłów, jaki kiedykolwiek zaobserwowano.
Ilustracja przedstawiająca najstarszą znaną skrajnie chłoną parę karłów, które krążą wokół siebie tak blisko siebie, że okrążenie siebie zajmuje im mniej niż jeden ziemski dzień. Źródło: Adam Burgasser/UC San Diego
Obie gwiazdy znajdują się tak blisko siebie, że obrót wokół siebie zajmuje mniej niż jeden ziemski dzień; „rok” każdej z gwiazd trwa zaledwie 17 godzin.
Nowo odkryty układ, nazwany LP 413-53AB, składa się z pary skrajnie chłodnych karłów, klasy gwiazd o bardzo niskiej masie, które są tak chłodne, że emitują swoje światło głównie w podczerwieni, co czyni je całkowicie niewidocznymi dla ludzkiego oka. Są one jednak jednym z najbardziej rozpowszechnionych typów gwiazd we Wszechświecie.
Dotychczas astronomowie wykryli tylko trzy krótkookresowe skrajnie chłodne układy podwójne karłów, z których wszystkie są stosunkowo młode – mają do 40 milionów lat. Wiek LP 413-53AB szacuje się na miliardy lat – podobny wiek do naszego Słońca – ale jego okres orbitalny jest około cztery razy krótszy niż wszystkich odkrytych do tej pory układów podwójnych skrajnie chłodnych karłów.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Zespół po raz pierwszy odkrył dziwny układ podwójny podczas badania danych archiwalnych. Chih-Chun „Dino” Hsu, astrofizyk z Northwestern, który kierował badaniem, opracował algorytm modelujący gwiazdę na podstawie jej danych spektralnych. Analizując widmo światła emitowanego przez gwiazdę, astrofizycy mogą określić jej skład chemiczny, temperaturę, grawitację i rotację. Analiza ta pokazuje również ruch gwiazdy w kierunku i od obserwatora, znany jako prędkość radialna.
Badając dane spektralne LP 413-53AB, Hsu zauważył coś dziwnego. Wczesne obserwacje uchwyciły układ, gdy gwiazdy były w przybliżeniu ustawione w jednej linii, a ich linie widmowe nakładały się na siebie, co doprowadziło Hsu do przekonania, że była to tylko jedna gwiazda. Jednak gdy gwiazdy przesunęły się na swojej orbicie, linie widmowe przesunęły się w przeciwnych kierunkach, rozdzielając się na pary w późniejszych danych spektralnych. Hsu zdał sobie sprawę, że w rzeczywistości są to dwie gwiazdy zamknięte w niewiarygodnie ciasnym układzie podwójnym.
Korzystając z Near-Infrared Spectrograph (NIRSPEC) Obserwatorium Kecka, Hsu postanowił sam zaobserwować zjawisko. 13 marca 2022 roku zespół zwrócił teleskop Keck II w kierunku konstelacji Byka, gdzie znajdował się układ podwójny, i obserwował go przez dwie godziny. Następnie przeprowadził kolejne obserwacje w lipcu, październiku i grudniu 2022 roku, a także w styczniu 2023 roku.
Kiedy dokonaliśmy tego pomiaru, mogliśmy zobaczyć, że rzeczy zmieniają się w ciągu kilku minut obserwacji – powiedział prof. Adam Burgasser. Większość układów podwójnych, które śledzimy, ma okresy orbitalne trwające lata. Tak więc otrzymujesz pomiar co kilka miesięcy. Wtedy po pewnym czasie można poskładać puzzle. W przypadku tego układu mogliśmy zobaczyć, jak linie widmowe oddalają się od siebie w czasie rzeczywistym. To niesamowite widzieć, jak coś dzieje się we Wszechświecie w ludzkiej skali czasowej.
Obserwacje potwierdziły to, co przewidywał model Hsu. Odległość między dwiema gwiazdami wynosi około 1% odległości między Ziemią a Słońcem.
Jest to niezwykłe, ponieważ kiedy były młode, coś około miliona lat, te gwiazdy znajdowały się prawie jedna na drugiej – powiedział Burgasser.
Zespół spekuluje, że gwiazdy albo migrowały ku sobie podczas ewolucji, albo mogły się spotkać po wyrzuceniu trzeciego – teraz zaginionego – gwiezdnego członka. Potrzeba więcej obserwacji, aby przetestować te pomysły.
Hsu powiedział również, że badając podobne układy gwiazdowe, badacze mogą dowiedzieć się więcej o egzoplanetach potencjalnie nadających się do zamieszkania. Skrajnie chłodne karły są znacznie słabsze i ciemniejsze niż Słońce, więc wszelkie światy z wodą w stanie ciekłym na powierzchni – kluczowym składnikiem powstania i powstrzymania życia – musiałyby znajdować się znacznie bliżej gwiazdy. Jednak w przypadku LP 413-53AB odległość ekosfery jest bardzo zbliżona do rozmiaru orbity gwiazdy, co prawdopodobnie uniemożliwia tworzenie planet nadających się do zamieszkania w tym układzie.
Te skrajnie chłodne karły są sąsiadami naszego Słońca – powiedział Hsu. Aby zidentyfikować gospodarzy potencjalnie zdatnych do zamieszkania planet, warto zacząć od naszych pobliskich sąsiadów. Ale jeżeli bliskie układy podwójne są powszechne wśród skrajnie chłodnych karłów, może istnieć kilka światów nadających się do zamieszkania.
Aby w pełni zbadać te scenariusze, Hsu, Burgasser i ich współpracownicy mają nadzieję wskazać więcej krótkookresowych skrajnie chłodnych układów podwójnych karłów, aby stworzyć pełną próbkę danych. Nowe dane obserwacyjne mogą pomóc we wzmocnieniu teoretycznych modeli powstawania i ewolucji gwiazd podwójnych. Jednak do tej pory znalezienie skrajnie chłodnych gwiazd podwójnych było rzadkością.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
