Badania ujawniają, jak gwiazdy podwójne zmieniają rotację z wiekiem
Badania wykazały, że układy podwójne czerwonych olbrzymów zmieniają swoją rotację, a gwiazdy okrążają się po bardziej kołowych orbitach.
 |
| Wizja artystyczna układu podwójnego gwiazd. Źródło: Casey Reed, NASA |
Nowy, fascynujący wgląd w ewolucję układów podwójnych gwiazd uzyskano dzięki badaniom przeprowadzonym przez Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Odkryto, że gdy gwiazdy w takich układach przechodzą w fazę czerwonych olbrzymów, ich wzajemne obroty ulegają zmianie, a orbity stają się bardziej kołowe. To odkrycie jest rezultatem analizy prawie 1000 gwiazd podobnych do Słońca, oscylujących w układach podwójnych. To największa dotychczasowa próba takich obiektów. Do ich identyfikacji wykorzystano dane z trzeciej publikacji danych Gaia (Gaia-DR3) oraz katalogi NASA Kepler i TESS. To odkrycie rzuca nowe światło na złożone procesy zachodzące w układach podwójnych gwiazd i pomaga nam lepiej zrozumieć ich ewolucję. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.
Gwiazdy podwójne, czyli układy składające się z dwóch gwiazd związanych grawitacyjnie, są skarbnicą wiedzy z zakresu astrofizyki gwiazdowej. Obie gwiazdy w układzie narodziły się z tego samego obłoku międzygwiazdowego, a zatem mają ten sam wiek, skład chemiczny i odległość. Oznacza to, że możemy określić ich podstawowe właściwości, takie jak masa i wiek, z dużą pewnością i przetestować naszą wiedzę na temat fizyki gwiazd. Badanie interakcji gwiazda-gwiazda w takich układach jest kolejnym aspektem astrofizyki, który pomaga nam lepiej zrozumieć interakcje planet i ich gwiazd macierzystych.
Potężną techniką badania gwiazd w takich układach jest asterosejsmologia. Podobnie jak wykorzystujemy sejsmologię Ziemi, aby lepiej zrozumieć wewnętrzną strukturę naszej planety, asterosejsmologia pozwala nam wnioskować o wewnętrznej strukturze i dynamice gwiazd poprzez badanie okresowych zmian jasności wywołanych oscylacjami gwiazd.
Jeżeli jeden lub oba składniki układu wykazują oznaki gwiezdnych wibracji lub oscylacji, wówczas na podstawie wnioskowania o tych oscylacjach można uzyskać kompleksowy obraz struktury i ewolucji gwiazd. Jednak znajdowanie oscylujących gwiazd, takich jak nasze Słońce, w układach podwójnych tradycyjnie przypomina szukanie igły w stogu siana. W tej dziedzinie misja Kepler była najbardziej owocna, identyfikując 100 takich układów.
W ramach najnowszych badań, przeprowadzonych przez naukowca IAC, Paula Becka, zidentyfikowano prawie 1000 nowych oscylatorów podobnych do Słońca w układach podwójnych. To znaczące powiększenie znanej próbki. Dzięki tym nowym odkryciom zespół badawczy mógł potwierdzić teorię dotyczącą ewolucji gwiazd podwójnych, która dotychczas opierała się jedynie na przewidywaniach teoretycznych, a brakowało jej potwierdzenia obserwacyjnego.
Kiedy gwiazdy takie jak Słońce starzeją się, podlegają dramatycznym zmianom. Gdy Słońce wyczerpie wodór w jądrze, zmieni się w czerwonego olbrzyma, rozszerzając swoje zewnętrzne warstwy o dziesiątki do setek razy więcej niż obecny promień Słońca. W związku z tym, jeżeli gwiazdy w układzie podwójnym znajdują się wystarczająco blisko siebie, te zmiany wielkości prawdopodobnie wpłyną na taniec dwóch gwiezdnych towarzyszy, które zaczną oddziaływać na siebie poprzez pływy. Z biegiem czasu pływy zmniejszą mimośrodowość orbit układu, czyniąc je coraz bardziej kołowymi.
Zgodnie z teorią, spodziewamy się tendencji do obniżania ekscentryczności wraz z postępującą ewolucją gwiazd. Ponieważ jednak trudno jest rozdzielić gwiazdy na różnych etapach ewolucji, trend ten nie został jeszcze wykryty obserwacyjnie – wyjaśnił Beck. Wykorzystując techniki asterosejsmologiczne do rozróżnienia między mniej i bardziej wyewoluowanymi czerwonymi olbrzymami, Beck i współpracownicy wykazali, że rzeczywiście bardziej wyewoluowane olbrzymy znajdują się na orbitach o niższych mimośrodach. Są to skumulowane efekty interakcji pływowych.
Zespół jest optymistycznie nastawiony do wydania kolejnej edycji danych Gaia (Gaia DR4) i przyszłej misji PLATO. PLATO dostarczy danych do badania wielu innych gwiazd oscylujących, układów podwójnych i gwiazd macierzystych egzoplanet. Dzięki Gaia DR4 i PLATO powstaną jeszcze większe zbiory danych, które są niezbędnymi składnikami do dalszych badań współewolucji gwiazd i układów podwójnych. Tak bogaty zestaw danych pozwoli nam lepiej zrozumieć pływowe interakcje gwiazda-planeta w układach planetarnych”– podsumował Beck.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
