Ett stjärnpar med mycket kort omloppsbana ”runt varandra”

 

Nästan hälften av stjärnorna i Vintergatan är ensamma likt vår solen. Den andra halvan består av stjärnor som cirklar runt andra stjärnor, i par och fler, med banor som  ibland är så snäva att vissa stjärnsystem skulle kunna passera mellan jorden och månen.

Astronomer vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) och på andra håll har nu upptäckt en stjärnbinär (dubbelstjärna) med en extremt kort omloppsbana som enbart tar cirka 51minuter. Systemet verkar vara av en sällsynt klass av binärer som kallas "katastrofal variabel", där en stjärna som liknar vår sol kretsar mycket nära och runt en vit dvärgstjärna - en het, tät kärna av en utbränd stjärna.

En katastrofal variabel uppstår när de två stjärnorna närmar sig varandra under miljarder år i detta har den vita dvärgen kommit så nära den andra stjärnan att den vita dvärgen börjat dra material bort från sin partnerstjärna. Denna process kan avge enorma, variabla ljusblixtar som astronomer för århundraden sedan då  de säg dessa blixtrar antog vara ett resultat av någon okänd katastrof.

Det nu upptäckta systemet har teamet gett beteckningen  ZTF J1813+4251 och finns 3000 ljusår bort. Det är en katastrofal variabel med den kortaste omloppsbana som hittills upptäckts. Till skillnad från andra sådana system som observerats tidigare fångade astronomerna denna katastrofala variabel när stjärnorna förmörkade varandra flera gånger under sin färd om varandra vilket då gjorde det möjligt för teamet att exakt mäta egenskaperna hos båda stjärnorna i systemet.

Med dessa mätningar körde forskarna sedan datasimuleringar av vad som sker i systemet idag (det är många ljusår bort vi ser det 3000 är bakåt i tiden) och hur det kan utvecklas under de kommande hundratals miljoner åren. De drar slutsatsen att stjärnorna för närvarande är i en övergång från då den solliknande stjärnan har cirklat och "mist" mycket av sin väteatmosfär till den vita dvärgen. Den solliknande stjärnan kommer så småningom att skalas ner till en mestadels tät, heliumrik kärna. Om ytterligare 70 miljoner år kommer stjärnorna att migrera ännu närmare varandra med en ultrakort bana som bara tar 18 minuter därefter börjar de expandera och driva isär.

För årtionden sedan förutspådde forskare vid MIT och även på andra håll att sådana katastrofala variabler skulle övergå till ultrakorta banor. Detta är första gången ett sådant övergångssystem har observerats direkt.

"Detta är ett sällsynt fall där vi fångade ett av dessa system där man kan se förändringen av väte- till heliumacceleration", säger Kevin Burdge, stipendiat vid MIT: s institution för fysik”.

Burdge ger följande  uttalande: För nästan 30 år sedan hade forskare inklusive MIT-professor emeritus Saul Rappaport förutspått att ultrakorta omloppssystem skulle existera som katastrofala variabler. När den vita dvärgen drar till sig materia från den solliknande stjärnan och drar till sig  dess lätta väte, bör den solliknande stjärnan brinna ut och lämna kvar en kärna av helium - ett element som är tätare än väte och tillräckligt tungt för att hålla den döda stjärnan i en tät, ultrakort bana. Det är det vi ser just nu.

Burdge och kollegor rapporterade sin upptäckt i dagarna i Nature. Studiens medförfattare inkluderar medarbetare från flera institutioner, inklusive Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics.

Bild vikipedia. Animation av ett binärt stjärnsystem som visar  överföring av massa mellan stjärnor.