Skillnad av uppbyggnad i stjärnor i ett dubbelstjärnsystem

 

En dubbelstjärna eller binärt stjärnsystem är ett stjärnsystem som består av två stjärnor i stället för en enda som i vårt eget solsystem. Dubbelstjärnorna kretsar kring samma tyngdpunkt.

85 % av stjärnorna därute ingår i dubbelstjärnsystem (eller tre-fyrstjärnsystem) enligt nuvarande uppskattningar. Stjärnpar utvecklas tillsammans ur samma molekylmoln av de material som finns i detta. Astronomer förväntar sig därför att systemen(stjärnorna) har nästan identiska sammansättningar och så även deras planetsystem. Men i många system är det inte så. Föreslagna förklaringar till dessa olikheter är händelser som inträffade efter att stjärnorna utvecklats. Men nu har ett team av astronomer för första gången bekräftat att de faktiskt kan härstamma från tiden innan stjärnorna ens började bildas.

Teamet leddes av Carlos Saffe vid Institute of Astronomical, Earth and Space Sciences (ICATE-CONICET) i Argentina där teleskopet Gemini South i Chile användes och ena halvan av International Gemini Observatory, delvis finansierat av U.S. National Science Foundation som drivsav NSF NOIRLab. Med den nya, exakta Gemini High Resolution Optical SpecTrograph (GHOST) studerade teamet olika våglängder av ljus, (spektra) som avgavs från ett par jättestjärnor (binära) vilket avslöjade signifikanta skillnader i deras kemiska sammansättning.

Tidigare studier har föreslagit tre möjliga förklaringar till kemiska skillnader mellan stjärnor i ett dubbelstjärnsystem. Två förklaringar involverar processer som skulle inträffat långt senare i stjärnornas utveckling: atomic diffusion eller sedimentering av kemiska grundämnen i gradientskikt (förändringar i skiktet) beroende på varje stjärnas temperatur och ytgravitation; eller uppslukandet av en liten, stenig planet, vilket skulle introducera kemiska variationer i en stjärnas sammansättning.

Den tredje möjliga förklaringen går tillbaka till själva stjärnbildningen vilket tyder på att skillnaderna härstammar från ursprungliga områden med olikhet i molekylmolnet vari de bildades. Enkelt uttryckt, om molekylmolnet har en ojämn fördelning av kemiska grundämnen, kommer stjärnor som bildas i det molnet att ha olika sammansättningar beroende på vilka grundämnen som fanns tillgängliga på den plats där var och en av stjärnorna bildades. Hittills har studier kommit fram till att alla tre förklaringarna är troliga.

Nuvarande studie som med hjälp av de precisionsmätningar från ex GHOST-instrumentet samlar nu Gemini South nu in vilket innebär observationer av stjärnor i slutet av sin existens för att avslöja den miljö de kom till i, beskriver Martin Still, NSF:s programchef för International Gemini Observatory.  Detta ger oss möjlighet att utforska hur de förhållanden under vilka stjärnor bildas kan påverka hela deras fortsatta existens under miljoner eller miljarder år, tillägger han.

Tre konsekvenser av denna studie är av särskild betydelse. För det första ger dessa resultat en förklaring till varför astronomer ser dubbelstjärnor med så olika planetsystem. "Olika planetsystem kan betyda mycket olika planeter – steniga, jordliknande, isjättar, gasjättar – som kretsar kring sina stjärnor på olika avstånd och där potentialen att stödja liv kan vara mycket olika", beskriver Saffe.

För det andra utgör dessa resultat en avgörande utmaning för konceptet kemiskt innehåll – att använda kemisk sammansättning för att identifiera stjärnor som kommit från samma miljö eller stjärnmiljö – genom att visa att stjärnor med olika kemisk sammansättning kan ha samma ursprung (men inte behöver ha det).

Slutligen kommer observerade skillnader som tidigare tillskrivits nedslag av planeter på en stjärnas yta att behöva granskas eftersom de nu kan ses som att skillnaden har funnits där från stjärnans bildande.

Då det gäller att stjärnor kan bildades i gasmoln men ändå vara olikt uppbyggda är det inte konstigt, se på nebulosor dessa är inte kemiskt välblandade (påstår jag).

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

Den minsta stjärnan som observerats ingår i ett annorlunda dubbelstjärnsystem

 

Ett stort internationellt team av astronomer har nyligen upptäckt den minsta stjärnan som ingår i ett dubbelstjärnsystem med en större stjärna. Ny forskning har visat att heta gula subdvärgstjärnor är de minst kända typerna av stjärnor – de förbränner helium i och finns vanligtvis i galaktiska stjärngrupper. Något som förfalskar tidigare teorier som föreslagit att röda dvärgstjärnor är den minsta typen av stjärna.

I den nya studien beskrivs  att den  heta subdvärgen, Stjärnan J0526B  ingår i ett dubbelstjärnsystem tillsammans med den större vita dvärgstjärnan J0526. Stjärnsystemet finns 2760 ljusår från jorden.

Den mindre stjärnan är ungefär sju gånger större än jorden vilket innebär att den är mindre än Saturnus. Dess yttemperatur är cirka 2 226 °C. Den kretsar ett varv runt den större vita dvärgen på ungefär 20 minuter vilket är den kortast kända dubbelstjärnbanan. På grund av dess unika egenskaper kan den större vita dvärgen inte ses men forskarna bekräftade att den fanns där genom att notera deformationer i den mindre stjärnans omloppsbana.

Upptäckten av dubbelstjärnsystemet bekräftar en teori som utvecklades av ett kinesiskt forskarlag för mer än 20 år sedan. Teorin att det borde vara möjligt för små stjärnor att existera i dubbelstjärnsystem.

J0526-systemet observerades först av forskare vid Tsinghua University-Ma Huateng Telescope for Survey i Kina. Ytterligare studier av systemet gjordes med hjälp av data från andra teleskop runt om i världen med större teleskop vilket gjorde det möjligt att bekräfta systemets existens, dess stjärnmedlemmar och egenskaperna hos båda stjärnorna.

En artikel om fyndet är publicerad i tidskriften Nature Astronomy.

Bild vikipedia fotografi taget med Rymdteleskopet Hubble visar Sirius A och dess lilla kompanjon Sirius B (den ljusa fläcken nere till vänster). OBS detta är ett exempel på dubbelstjärna men beskriver inte ovan inläggs dubbelstjärnsystemet J0526 som jag ej lyckats hitta en bild på.

I Cat's Eye Nebula fanns en dold stjärna

 

Då en stjärna ungefär lika stor som solen närmar sig slutet av sin existens då dess bränsle sinat drivs dess yttre lager av gas ut som i en ljus och vacker bubbla som kallas en planetarisk nebulosa. I mitten av varje sådan bubbla fortsätter en försvagad stjärna att bestråla sin omgivning och skulptera gasen i färgglada former som astronomer har liknat vid krabbor, reptiler och exempelvis skrämmande skrikande ansikten.

En av de konstigaste och mest förbryllande av dessa kosmiska former har Cat's Eye Nebula som finns cirka 3000 ljusår från jorden. Den består  av flera överlappande bubblor av blå gas med långa, streamerliknande filament lindade tätt runt dessa. Denna nebulosas form har förundrat människan i århundraden.

 I en ny publicerad forskningsrapport den 15 september i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society framförs en lösning som kan stämma på dess form. Med hjälp av data som samlats in vid San Pedro Mártir National Observatory i Mexiko där rörelserna hos skilda gaslager i nebulosan ses skapade astronomer den första 3D-modellen någonsin av Cat's Eye Nebula.

Deras datorgenererade karta av nebulosan avslöjar ett par perfekt symmetriska ringar som virvlar runt nebulosans yttre hölje. Enligt forskarna finns det bara en möjlig orsak till dessa ringars symmetri att en dubbelpipig explosion av energi en gång skett här.

Man antar att då nebulosans stjärna som en gång orsakade nebulosan  släppte ifrån sig  dubbla utbrott av gas med hög densitet i motsatta riktningar, enligt rapportförfattarna. Men i stället för att dessa strålar blev på sin plats började strålarna vingla och formades som en snurrande topp och lämnade långsamt loopande ringar av gas efter sig som snurrade över och under stjärnan som  var kvar. 

Jetstrålar som dessa är sällsynta och finns bara i binära stjärnsystem - det vill säga system med två centrala stjärnor som kretsar kring varandra, neskrev författarna i studien. Dessa jetstrålar ger starka bevis för att Cat's Eye Nebula en gång var ett binärt stjärnsystem där en spektakulär smäll skedde. I dag bör därför en troligast hel stjärna fortfarande finnas i nebulosan. Den som blossade upp bör i dag vara eller vara på väg till att bli en vit dvärgstjärna.

"Föregående jetstrålar i planetariska nebulosor är relativt sällsynta, så det är viktigt att förstå hur de bidrar till utformningen av mer komplexa system som Cat's Eye", säger huvudstudieförfattaren Ryan Clairmont, student i sina grundstudier vid Stanford University, i ett uttalande. "I slutändan ger förståelsen av hur de bildas insikt i vår sols slutliga öde som själv en dag kommer att bli en planetarisk nebulosa."

Bild vikipedia på en sammansatt bild av Cat's Eye Nebula (NGC 6543 eller Kattögonnebulosan) konstruerad genom att använda optiska bilder från HST och röntgenbilder från Chandra-teleskopet.

Enbart 1000 ljusår bort finns ett svart hål där ett dubbelstjärnsystem svävar runt.

Ett forskarlag bestående av astronomer från European Southern Observatory (ESO) med flera institutioner har upptäckt ett svart hål 1000 ljusår bort från oss. Det är närmre oss än något annat svart hål man känner till och detta bildar ett trekroppsystem där två blå stjärnor av B-typ kretsar runt det svarta hålet. Fenomenet kan ses med blotta ögat på södra stjärnhimlen. ”Vi blev mycket förvånade när vi insåg att detta stjärnsystem med sitt svarta hål kan ses med blotta ögat” säger Petr Hadrava, senior forskare vid Tjeckiska Vetenskapsakademin i Prag och medförfattare till studien. 


Systemet är beläget i stjärnbilden Telescopium (Kikaren).  Det svarta hålet i HR 6819 (beteckningen på systemet)  är ett av det först kända med stjärnor som inte samverkar starkt med omgivningen i form av att man kan se gas dras ner i det svarta hålet och hålet är därför fullständigt svart. Men dess existens kunde härledas och dess massa bestämmas från den inre stjärnans rörelsemönster. Astronomerna har hittills identifierat ca tjugo svarta hål i Vintergatan. 


Nästan alla av dessa samverkar intensivt med sin omgivning vilket gör deras existens lätta att upptäcka då de utsänder röntgenstrålning. Men troligen har mängder av stjärnor kollapsat till svarta hål i slutet av sin existens och många fler bör finnas därute.

 Det ej aktiva och osynliga svarta hålet i HR 6819-systemet ger idéer till var andra osynliga svarta hål  i Vintergatan ska sökas. “Det bör finnas hundratals miljoner svarta hål i galaxen men vi känner bara till några få säger Rivinius en av de som arbetar vid observatoriet i Chile.


Redan nu anser astronomer att upptäckten ovan kan bringa klarhet i egenskaperna hos ett annat system. “Vi tror att ett annat system, LB-1, möjligen också är ett trippelsystem men vi behöver fler observationer för att vara säkra” säger Marianne Heida, postdoktorastronom vid ESO och medförfattare till studien. “LB-1 är något längre bort från oss men fortfarande närbelägen med astronomiska mått mätt vilket indikerar att många fler system av samma slag existerar. Genom att hitta och studera dem kan vi lära oss om hur dessa ovanliga stjärnor med massor större än 8 solmassor bildas och utvecklas och slutligen avslutar sina liv i supernovaexplosioner som efterlämnar ett svart hål.”


 Upptäckten av dessa trippelsystem med två stjärnor och ett svart hål (rester av en stjärna)  kan ge ledtrådar till förståelsen av de våldsamma kosmiska kollisioner som ger upphov till gravitationsvågor starka nog för att detekteras på jorden.


Mängden svarta hål i Vintergatan kan (min anm.) ge tankar till vad som sker om dessa efterhand slukar allt i sin omgivning och till slut blir starka nog att dra till sig andra svarta hål. Vilka oroliga krafter av gravitation uppstår då inte. Det blir Vintergatans undergång. Men ingen vet hur mycket svarta hål det finns teorier är teorier. 


Bild  ovan från vikimedia på rörelsen från dubbelstjärnsystemet vid det svarta hålet. Se även filmanimation på vad som sker. 
https://www.youtube.com/watch?v=-7Cn0VIT_PE

En ovanlig M-dvärgstjärnekonstellation

En dvärgstjärna är en stjärna i en storlek som gör att den i slutfasen av sin existens inte är stor nog för att kollapsa till en neutronstjärna. 


Astronomer har nu hittat ett dvärgstjänesystem som består av två dvärgar vilket är ett ovanligt system väl värt att undersöka ytterligare. 


De är klassificerade som M-stjärnor (klassificering enligt spektraltyp) och har beteckningen NGTS J214358.5-380102. 



Det nyfunna systemet (redan 2016 sågs det första gången) visar sig vara det mest excentriska M-dvärgsystem som hittills är känt. Fyndet beskrivs i en artikel som publicerades den 31 mars i  arXiv.org . M dvärgar kan vara avgörande studieobjekt för att förbättra vår förståelse om grundläggande stjärnparametrar av lågmassestjärnor i par. De förmörkar regelbundet varandra och ger då möjlighet att studera en i taget under dess omloppsbana. Det gör det enklare till direkt mätning av massa, radie och temperatur. 


Enligt studien har NGTS J2143-38-systemet en omloppsperiod på cirka 7,62 dagar och består av två ungefär lika stora stjärnor av spektraltyp M3. Den primära stjärnan har en radie på ca 0,46 solradier och en massa på cirka 0,42 solmassor, medan den sekundära stjärnans radie och massa är cirka 0,41 och 0,45 av solens.


Den elliptiska banans excentricitet NGTS J2143-38 befanns vara 0,323, vilket är ovanligt för  M-dvärg som dubbelstjärnor då sådana system vanligtvis har nästan cirkulära banor. Dessutom gör den uppskattade excentriciteten att NGTS J2143-38 är det mest excentriska M-dvärg binära system hittills som är känt och ett av de mest excentriska binärsystem av något slag i förhållande till sin semi-större axel (cirka 15,62 sol radier).


Astronomerna tillade i rapporten att den höga excentriciteten och den relativt korta omloppsperioden av NGTS J2143-38 kan tyda på att ett annat objekt finns i systemet (ytterligare en dvärgstjärna, brun dvärg eller större planet) . Framtida observationer kan vara avgörande för att verifiera detta.


Jag har (min anm.) inte lyckats finna var på himlavalvet detta system finns.


Bild på fenomenet finns inte utan istället visas på bilden ovan på en något svårtolkad men likväl klassificering av stjärnor.

En stjärnas födelse resulterar till två stjärnor just nu däruppe vilket förvånar forskare

En närbild på bildandet av en stjärna har avslöjat att det som sker inte är en stjärnas födelse utan två.


Detta överraskade forskare som först såg det 2017 från ett då nytt radioteleskop i chilenska öknen. Stjärnan fick namnet MM1a avståndet till händelsen som egentligen var två finns 10 000 ljusår bort. När de analyserade data, insåg de att MM1a åtföljdes av ett andra ljussvagare objekt som de gav namnet MM1b.


Detta var en mindre stjärna vilken bildades från damm och gaser som blivit över vid den första stjärnans bildande och gravitationskraft. I ett solsystem som Jordens kan denna ”skiva” av rester smälta samman till planeter vilket skett i vårt solsystem.


”I detta fall blev det ytterligare en stjärna istället ” säger forskarassistent John Ilee på universitetet i Leeds i England.


MM1a har en massa 40 gånger större än vår sols massa. Dess tvilling, MM1b en massa mindre än hälften av vår sols.


”Många äldre massiva stjärnor finns tillsammans med närliggande följeslagare”, sade Ilee. ”Men dubbelstjärnor har ofta mycket lika massa och är bildade tillsammans likt tvillingar. Att hitta en ung stjärna med en massa förhållandet av 80:1 är mycket ovanligt, och föreslår en helt annan typ av bildandeprocess för båda objekten ”. säger Ilee.


 I små stjärnor som solen blir resterna efter stjärnbildningen överblivet damm och gas något som efterhand klumpar ihop sig till planeter som sedan kretsar omkring moderstjärnan (ex i vårt solsystem).


Men ovan har istället en mindre stjärna bildats. Det är en av de första gångerna som ett sådant fenomen har observerats, rapporterade forskarna.


Men massiva stjärnor som MM1a existerar inte länge enbart ca en miljon år innan de exploderar som supernovor. Deras energi går snabbt åt. Hur det går med dess mindre syskon då vet vi inte. Troligen slukas den i supernovaexplosionen.


Bild Illustration av ett annat dubbelstjärnsystem OGLE-LMC-CEP0227 i stora Magellanska molnet bild från ESO.