Astronomer som bruker teleskopene Gemini North og Keck II, har kikket seg inn i et voldelig binærstjernersystem for å finne at en av de samvirkende stjernene har mistet så mye masse til partneren sin at den har regressert til et underlig, inert kropp som likner ingen kjent stjernetype.
Den døde stjernen er ikke i stand til å opprettholde kjernefusjon i kjernen og dømt til å bane rundt med sin mye mer energiske hvite dvergpartner i millioner av år.
"Som den klassiske linjen om den foruroligede partneren i et romantisk forhold, ga den mindre giverstjernen, og ga, og ga litt mer til den ikke hadde noe igjen å gi," sier Steve B. Howell, en astronom i Wisconsin-Indiana-Yale -NOAO (WIYN) teleskop og National Optical Astronomy Observatory, Tucson, AZ. “Nå har giverstjernen nådd en blindvei - den er altfor massiv til å bli betraktet som en superplanet, dens sammensetning stemmer ikke overens med kjente brune dverger, og den er altfor lav i masse til å være en stjerne. Det er ingen ekte kategori for et objekt i en slik limbo. "
Det binære systemet, kjent som EF Eridanus (forkortet EF Eri), ligger 300 lysår fra Jorden i stjernebildet Eridanus. EF Eri består av en svak hvit dvergstjerne med omtrent 60 prosent av massen til Solen og giverobjektet av ukjent type, som har en estimert hoveddel på bare 1/20 av en solmasse.
Howell og Thomas E. Harrison fra New Mexico State University foretok høye presisjon infrarøde målinger av det binære stjernesystemet ved hjelp av spektrografiske evner til Near Infrared Imager (NIRI) på Gemini North-teleskopet og NIRSPEC på Keck II begge på Mauna Kea i desember Henholdsvis 2002 og september 2003. Støttende observasjoner ble gjort med det 2,1-meter teleskopet ved Kitt Peak National Observatory nær Tucson i september 2002.
EF Eri er en type binærstjernesystem kjent som magnetiske kataklysmiske variabler. Denne klassen av systemer produserer kanskje mange flere av disse ‘døde’ gjenstandene enn forskere har innsett, sier Harrison, medforfatter av et papir om funnet som skal publiseres i 20. oktober-utgaven av Astrophysical Journal. "Disse typer systemer er ikke generelt regnskapsført innenfor de vanlige folketellingenstall for stjernesystemer i en typisk galakse," sier Harrison. "De bør absolutt vurderes mer nøye."
Den hvite dvergen i EF Eri er en komprimert, utbrent rest av en solstjernetype som nå har omtrent samme diameter som jorden, selv om den fremdeles avgir store mengder synlig lys. Howell og Harrison observerte EF Eri i det infrarøde fordi infrarødt lys fra paret naturlig domineres av varme og lengre bølgelengdeutslipp fra den sekundære gjenstanden.
Det vitenskapelige detektivarbeidet for å utlede komponentene i dette binære systemet ble sterkt komplisert av syklotronstrålingen som ble avgitt når frie elektroner spiral nedover de kraftige magnetfeltlinjene til den hvite dvergen. Den hvite dvergens magnetfelt er omtrent 14 millioner ganger så kraftig som solens. Den resulterende syklotronstrålingen avgis først og fremst i den infrarøde delen av spekteret.
"I vår første spektroskopi av EF Eri bemerket vi at noen deler av det infrarøde kontinuumlyset ble omtrent 2-3 ganger lysere i en periode og deretter gikk bort. Denne lysningen gjentok hver bane, og måtte dermed ha et opphav i det binære, ”forklarer Howell. Vi trodde først lysstyrkeendringen skyldtes forskjellen mellom en oppvarmet side og en kjøligere side av giverobjektet, men ytterligere observasjoner med Gemini og Keck pekte i stedet på syklotronstråling. Vi ‘ser’ denne ekstra infrarøde komponenten i de fasene som oppstår når strålingen stråles i vår retning, og vi ser den ikke når strålingen peker i andre retninger. »
Den 81 minutter lange orbitale perioden for de to objektene var sannsynligvis fire eller fem timer da masseoverføringsprosessen begynte for rundt fem milliarder år siden. Opprinnelig kan den sekundære gjenstanden også ha lik størrelse i sola, med kanskje 50-100 prosent av en solmasse.
"Når denne interaktive prosessen med masseoverføring fra sekundærstjernen til den hvite dvergen begynner, og hvorfor den stoppet, forblir begge oss ukjente," sier Howell. Under denne prosessen var det sannsynlig med gjentatte utbrudd og nye eksplosjoner. Fysikken i prosessen fikk også de to objektene til å spiralere nærmere hverandre. I dag går de to objektene i bane rundt hverandre med omtrent samme separasjon som avstanden fra jorden til månen. Donorobjektet har tilbakeført seg til et legeme med en diameter som er omtrent lik planeten Jupiter.
Den kombinerte observasjonsstyrken fra Gemini 8-meter og Keck 10-meter teleskop og deres store primære speil, som var essensiell for denne forskningen, sier Howell, gjør det klart at verken spektrale trekk ved giveren eller dens sammensetning stemmer overens med noen kjent type brun dverg eller planet.
Derek Homeier University of Georgia laget en serie datamaskinmodeller som prøver å gjenskape forholdene på EF Eri, men selv de beste av disse stemmer ikke perfekt.
Formen på spektrene indikerer en veldig kul gjenstand (ca. 1700 grader Kelvin, tilsvarer en kjølig brun dverg), men de har likevel ikke den samme detaljerte formen eller nøkkelfunksjonene til brune dvergspektre. De kuleste normale stjernene (veldig lave masser av M-type stjerner) er omtrent 2500 grader K, og Jupiter er 124 grader K. De nærliggende "varme Jupiter" -eksoplanettene som er oppdaget indirekte av andre astronomer ved bruk av gravitasjonseffekten på sine foreldrer er estimert å være 1.000-1.600 grader K.
Det er en liten sjanse for at EF Eri-systemet opprinnelig kunne ha bestått av etterkommere til den nåværende hvite dvergstjernen og en slags "super-planet" som overlevde utviklingen av den hvite dvergen for å resultere i systemet observert nå, men dette anses som lite sannsynlig.
"Det er rundt 15 andre kjente binære systemer der ute som kan være lik EF Eri, men ingen har blitt studert nok til å fortelle," sier Howell. "Vi jobber med noen av dem akkurat nå, og prøver å forbedre modellene våre for å matche de infrarøde spektrene bedre."
Medforfattere av denne artikkelen om EF Eri er Paula Szkody ved University of Washington i Seattle, og Joni Johnson og Heather Osborne fra staten New Mexico.
WIYN 3,5 meter teleskopet ligger ved Kitt Peak National Observatory, 55 mil sørvest for Tucson, AZ. Kitt Peak National Observatory er en del av National Optical Astronomy Observatory, som drives av Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), Inc., under en samarbeidsavtale med National Science Foundation (NSF).
De nasjonale forskningsbyråene som utgjør partnerskapet Gemini Observatory inkluderer: US National Science Foundation (NSF), UK Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC), Canadian National Research Council (NRC), den chilenske Comisi? N Nacional de Investigaci ? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), det australske forskningsrådet (ARC), det argentinske Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) og den brasilianske Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico ( CNPq). Observatoriet ledes av AURA under en samarbeidsavtale med NSF.
W.M. Keck Observatory drives av California Association for Research in Astronomy (CARA), et vitenskapelig partnerskap av California Institute of Technology, University of California, og National Aeronautics and Space Administration.
Originalkilde: Gemini News Release
