Gökbilimciler, şimdiye kadarki en kısa yörüngeye sahip ‘dehşet verici’ bir yıldız çifti buluyor

Galaksimizde bulunan yıldızların neredeyse yarısı güneş gibi yalnızdır. Diğer yarısı, diğer yıldızların etrafında çiftler ve katlar halinde, yörüngeleri o kadar sıkı olan yıldızlardan oluşur ki, bazı yıldız sistemleri Dünya ile ay arasına sığabilir.

MIT’deki ve başka yerlerdeki gökbilimciler, her 51 dakikada bir birbirlerinin etrafında dönüyormuş gibi görünen, son derece kısa bir yörüngeye sahip bir yıldız ikili veya bir çift yıldız keşfettiler. Sistem, güneşimize benzer bir yıldızın beyaz bir cücenin (yanmış bir yıldızın sıcak, yoğun bir çekirdeğinin) etrafında sıkı bir şekilde döndüğü “dehşet verici değişken” olarak bilinen nadir bir ikili dosya sınıfından biri gibi görünüyor.

İki yıldız milyarlarca yıl içinde yakınlaşarak beyaz cücenin toplanmaya başlamasına veya partner yıldızından malzeme yemesine neden olduğunda, bir felaket değişkeni meydana gelir. Bu süreç, yüzyıllar önce gökbilimcilerin bilinmeyen bir felaketin sonucu olduğunu varsaydıkları muazzam, değişken ışık parlamaları yayabilir.

Ekibin ZTF J1813+4251 olarak etiketlediği yeni keşfedilen sistem, bugüne kadar tespit edilen en kısa yörüngeye sahip bir felaket değişkenidir. Geçmişte gözlemlenen bu tür diğer sistemlerden farklı olarak, gökbilimciler yıldızlar birbirini birden çok kez gölgede bırakırken bu felaket değişkenini yakaladı ve ekibin her bir yıldızın özelliklerini tam olarak ölçmesine izin verdi.

Bu ölçümlerle araştırmacılar, sistemin bugün muhtemelen ne yaptığına ve önümüzdeki yüz milyonlarca yıl boyunca nasıl gelişmesi gerektiğine dair simülasyonlar yürüttüler. Yıldızların şu anda geçişte olduğu ve güneşe benzer yıldızın daire çizdiği ve hidrojen atmosferinin çoğunu açgözlü beyaz cüceye “bağışladığı” sonucuna varıyorlar. Güneş benzeri yıldız, sonunda çoğunlukla yoğun, helyum açısından zengin bir çekirdeğe kadar soyulacaktır. 70 milyon yıl sonra, yıldızlar genişlemeye ve birbirinden uzaklaşmaya başlamadan önce sadece 18 dakikaya ulaşan ultra kısa bir yörünge ile birbirlerine daha da yakın göç edecekler.

Onlarca yıl önce, MIT’deki ve başka yerlerdeki araştırmacılar, bu tür felaket değişkenlerinin ultra kısa yörüngelere geçmesi gerektiğini tahmin ettiler. İlk defa böyle bir geçiş sistemi doğrudan gözlemlendi.

MIT Fizik Bölümü’nden Pappalardo Üyesi Kevin Burdge, “Bu sistemlerden birini hidrojenden helyum birikimine geçerken yakaladığımız nadir bir durum” diyor. “İnsanlar bu nesnelerin ultra-kısa yörüngelere geçmesi gerektiğini öngördü ve uzun bir süre, algılanabilir yerçekimi dalgaları yaymak için yeterince kısa olup olmayacağı tartışıldı. Bu keşif, bunu durduruyor.”

Burdge ve meslektaşları keşiflerini rapor ediyorlar. Doğa. Çalışmanın ortak yazarları arasında Harvard ve Smithsonian Astrofizik Merkezi de dahil olmak üzere birçok kurumdan işbirlikçiler yer alıyor.

Gökyüzünde arama

Gökbilimciler, Zwicky Geçici Tesisi (ZTF) tarafından gözlemlenen geniş bir yıldız kataloğu içinde yeni sistemi keşfettiler. gökyüzü.

Anket, gökyüzündeki 1 milyardan fazla yıldızın her birinin 1000’den fazla görüntüsünü alarak, her bir yıldızın günler, aylar ve yıllar boyunca değişen parlaklığını kaydetti.

Burdge kataloğu taradı, dinamikleri dramatik ışık patlamaları ve yerçekimi dalgaları yayacak kadar aşırı olabilen ultra kısa yörüngeli sistemlerin sinyallerini aradı.

Gökyüzünde yeni yerçekimi dalgası kaynakları arayan Burdge, “Yerçekimi dalgaları, evreni tamamen yeni bir şekilde incelememize izin veriyor” diyor.

Bu yeni çalışma için, Burdge, bir saatten daha kısa bir süre boyunca tekrar tekrar parlıyor gibi görünen yıldızlar için ZTF verilerini inceledi – tipik olarak, biri diğerini geçen ve kısa bir süreliğine birbirine yakın yörüngede dönen en az iki nesneden oluşan bir sisteme işaret eden bir frekans. ışığını engelliyor.

Her biri 1000’den fazla görüntüde kaydedilen 1 milyardan fazla yıldızı ayıklamak için bir algoritma kullandı. Algoritma, yaklaşık her saat başı yanıp sönen yaklaşık 1 milyon yıldızı eledi. Bunlar arasında, Brdge daha sonra özellikle ilgi çekici sinyaller aradı. Araştırması, Herkül takımyıldızında, Dünya’dan yaklaşık 3.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir sistem olan ZTF J1813+4251’de sıfırlandı.

“Bu şey ortaya çıktı, her 51 dakikada bir tutulma olduğunu gördüm ve tamam dedim, bu kesinlikle bir ikili dosya,” diye hatırlıyor Brdge.

Yoğun bir çekirdek

O ve meslektaşları, Hawaii’deki WM Keck Gözlemevi’ni ve İspanya’daki Gran Telescopio Canarias’ı kullanarak sisteme daha fazla odaklandı. Sistemin son derece “temiz” olduğunu, yani her tutulmada ışık değişimini açıkça görebildiklerini buldular. Böyle bir netlikle, her bir nesnenin kütlesini ve yarıçapını ve ayrıca yörünge periyodlarını kesin olarak ölçebildiler.

İlk nesnenin muhtemelen güneşin 1/100’ü büyüklüğünde ve kütlesinin yaklaşık yarısı olan beyaz bir cüce olduğunu buldular. İkinci nesne, ömrünün sonuna yakın, güneşin onda biri büyüklüğünde ve kütlesinde (yaklaşık Jüpiter büyüklüğünde) güneş benzeri bir yıldızdı. Yıldızlar ayrıca her 51 dakikada bir birbirlerinin yörüngesinde döndüler.

Yine de, bir şey tam olarak eklenmedi.

“Bu tek yıldız güneşe benziyordu, ama güneş sekiz saatten daha kısa bir yörüngeye sığamaz – burada ne var?” Bürdge diyor.

Kısa süre sonra bir açıklamaya ulaştı: Yaklaşık 30 yıl önce, MIT fahri profesörü Saul Rappaport da dahil olmak üzere araştırmacılar, ultra kısa yörünge sistemlerinin felaket değişkenleri olarak var olması gerektiğini tahmin etmişti. Beyaz cüce, güneş benzeri yıldızın yörüngesini yiyip hafif hidrojenini tüketirken, güneş benzeri yıldız, hidrojenden daha yoğun ve ölü yıldızı tutacak kadar ağır bir element olan bir helyum çekirdeği bırakarak yanmalıdır. sıkı, ultra kısa bir yörüngede.

Burdge, ZTF J1813+4251’in hidrojen açısından zengin bir gövdeden helyum açısından zengin bir gövdeye geçiş sürecinde büyük olasılıkla bir felaket değişkeni olduğunu fark etti. Keşif, hem Rappaport ve diğerleri tarafından yapılan tahminleri doğruluyor hem de bugüne kadar tespit edilen en kısa yörünge felaket değişkeni olarak duruyor.

Burdge, “Bu özel bir sistem” diyor. “Büyük bir açık soruyu yanıtlayan ve bilinen en güzel davranışlı felaket değişkenlerinden biri olan bir sistem bulduğumuz için iki kat şanslıyız.”