Formørkende binære stjernesystemer er relativt vanlige i vårt univers. For den tilfeldige observatøren ser disse systemene ut som en enkelt stjerne, men er faktisk sammensatt av to stjerner som kretser tett sammen. Studiet av disse systemene gir astronomer en mulighet til direkte å måle de grunnleggende egenskapene (dvs. massene og radiene) til disse systemene respektive stjernekomponenter.
Nylig observerte et team av brasilianske astronomer et sjeldent syn i Melkeveien - en formørkende binær sammensatt av en hvit dverg og en lavmasse brun dverg. Enda mer uvanlig var det faktum at den hvite dvergens livssyklus så ut til å ha blitt for tidlig kuttet av den brune dvergkammeraten, noe som forårsaket den tidlige døden ved sakte å sopre av materiale og "sulte" den i hjel.
Studien som detaljerte funnene deres, med tittelen "HS 2231 + 2441: et HW Vir-system sammensatt av en hvit dverg med lav masse og en brun dverg", ble nylig publisert Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society. Teamet ble ledet av Leonardo Andrade de Almeida, en postdoktor fra University of São Paolo Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences (IAG-USP), sammen med medlemmer fra National Institute for Space Research (MCTIC), og Statsuniversitetet i Feira de Santana.
For studiens skyld gjennomførte teamet observasjoner av et binært stjernesystem mellom 2005 og 2013 ved bruk av Pico dos Dias observatorium i Brasil. Disse dataene ble deretter kombinert med informasjon fra William Herschel-teleskopet, som ligger i Observatorio del Roque de los Muchachos på øya La Palma. Dette systemet, kjent som HS 2231 + 2441, består av en hvit dvergstjerne og en kamerat med brun dverg.
Hvite dverger, som er sluttfasen av mellomstjerner eller lavmasse stjerner, er i hovedsak det som er igjen etter at en stjerne har brukt opp sitt hydrogen og heliumdrivstoff og blåst av de ytre lagene. En brun dverg er derimot en substellar gjenstand som har en masse som plasserer den mellom en stjerne og en planet. Å finne et binært system som består av begge objektene sammen i det samme systemet, er noe astronomer ikke ser hver dag.
Som Leonardo Andrade de Almeida forklarte i en pressemelding fra FAPESP, “Denne typen binær med lav masse er relativt sjelden. Bare noen få dusin er hittil observert. "
Dette bestemte binære paret består av en hvit dverg som er mellom tjue og tretti prosent av solens masse - 28 500 K (28 227 ° C; 50,840 ° F) - mens den brune dvergen er omtrent 34-36 ganger Jupiter. Dette gjør HS 2231 + 2441 til det minste massive formørkede binære systemet som er studert til dags dato.
I det siste var primæren (den hvite dvergen) en normal stjerne som utviklet seg raskere enn følgesvennen siden den var mer massiv. Når den hadde brukt opp sitt brensel dannet det en heliumforbrenningskjerne. På dette tidspunktet var stjernen på vei til å bli en rød gigant, og det er det som skjer når sollignende stjerner forlater hovedsekvensfasen. Dette ville vært preget av en massiv utvidelse, med en diameter på over 150 millioner km (93,2 millioner mi).
På dette tidspunktet konkluderte Almeida og kollegene med at det begynte å samhandle gravitasjonelt med dets sekundære (den brune dvergen). I mellomtiden begynte den brune dvergen å bli tiltrukket av og bli oppslukt av primærens atmosfære (det vil si dens omhylling), noe som fikk den til å miste baneevinkelen. Etter hvert overskredet den kraftige tiltrekningskraften gravitasjonskraften som holder konvolutten forankret til stjernen.
Når dette skjedde, begynte primærstjernens ytre lag å bli strippet bort, utsatt heliumkjernen sin og sendt enorme mengder stoff til den brune dvergen. På grunn av dette massetapet døde resten effektivt og ble en hvit dverg. Den brune dvergen begynte deretter å kretse rundt den hvite dvergenes primære med en kort baneperiode på bare tre timer. Som Almeida forklarte:
“Denne overføringen av masse fra den mer massive stjernen, den primære gjenstanden, til dens følgesvenn, som er den sekundære gjenstanden, var ekstremt voldelig og ustabil, og den varte i kort tid… Den sekundære gjenstanden, som nå er en brun dverg, må har også skaffet seg noe når den delte konvolutten med det primære objektet, men ikke nok til å bli en ny stjerne. ”
Denne situasjonen er lik det astronomene la merke til den siste sommeren mens de studerte det binære stjernesystemet kjent som WD 1202-024. Også her ble en brun dvergkompis oppdaget i bane rundt en hvit dvergs primær. Dessuten indikerte teamet som var ansvarlig for oppdagelsen at den brune dvergen sannsynligvis ble trukket nærmere den hvite dvergen når den gikk inn i RGB-fasen (Red Giant Branch).
På dette tidspunktet strippet den brune dvergen den primære atmosfæren, og utsatte den hvite dvergkerns kjernen. Tilsvarende forårsaket samspillet mellom primæren og en kamerat med brun dverg for tidlig stjernedød. At to slike funn har skjedd i løpet av kort tid, er ganske heldig. Med tanke på universets alder (som er omtrent 13,8 milliarder år gammel), kan døde gjenstander bare dannes i binære systemer.
Bare i Melkeveien eksisterer omtrent 50% av lavmassestjerner som en del av et binært system, mens stjerner med høy masse nesten bare eksisterer i binære par. I disse tilfellene vil omtrent tre fjerdedeler samhandle på en eller annen måte med en følgesvenn - utveksle masse, akselerere rotasjonen og til slutt fusjonere.
Som Almeida antydet, kunne studiet av dette binære systemet og de som det seriøst hjelpe astronomer til å forstå hvor varme, kompakte gjenstander som hvite dverger dannes. "Binære systemer tilbyr en direkte måte å måle hovedparameteren til en stjerne, som er dens masse," sa han. "Derfor er binære systemer avgjørende for vår forståelse av livssyklusen til stjerner."
Det er først de siste årene at hvite dvergstjerner med lav masse ble oppdaget. Å finne binære systemer der de sameksisterer med brune dverger - i hovedsak mislykkede stjerner - er en annen sjeldenhet. Men med hver nye oppdagelse øker mulighetene for å studere rekke muligheter i vårt univers.
