Formørkelse af binære stjernesystemer er relativt almindelige i vores univers. For den afslappede observatør ligner disse systemer en enkelt stjerne, men er faktisk sammensat af to stjerner, der kredser tæt sammen. Undersøgelsen af disse systemer giver astronomer en mulighed for direkte at måle de grundlæggende egenskaber (dvs. masserne og radierne) af disse systems respektive stjernekomponenter.
For nylig observerede et team af brasilianske astronomer et sjældent syn i Mælkevejen - en formørkende binær sammensat af en hvid dværg og en lavmasse brun dværg. Endnu mere usædvanligt var det faktum, at den hvide dværgs livscyklus så ud til at være for tidligt afskåret af sin brune dværgkompis, hvilket forårsagede sin tidlige død ved langsomt at sive fra materiale og "sulte" det ihjel.
Undersøgelsen, der detaljerede deres fund, med titlen "HS 2231 + 2441: et HW Vir-system sammensat af en hvid dværg med lav masse og en brun dværg", blev for nylig offentliggjort Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Holdet blev ledet af Leonardo Andrade de Almeida, en postdoktor fra University of São Paolo Institut for Astronomi, Geofysik og Atmosfærisk Videnskab (IAG-USP) sammen med medlemmer fra National Institute for Space Research (MCTIC) og Statsuniversitetet i Feira de Santana.
Af hensyn til deres undersøgelse gennemførte teamet observationer af et binært stjernesystem mellem 2005 og 2013 ved hjælp af Pico dos Dias-observatoriet i Brasilien. Disse data blev derefter kombineret med oplysninger fra William Herschel-teleskopet, der er placeret i Observatorio del Roque de los Muchachos på øen La Palma. Dette system, kendt som HS 2231 + 2441, består af en hvid dværgstjerne og en ledsager af brun dværg.
Hvide dværge, som er det sidste trin i mellemstore eller lavmasse-stjerner, er i det væsentlige det, der er tilbage, når en stjerne har opbrugt sit brint og heliumbrændstof og sprængt dets ydre lag. En brun dværg er på den anden side en substellar genstand, der har en masse, der placerer den mellem en stjerne og en planet. At finde et binært system, der består af begge objekter sammen i det samme system, er noget astronomer ikke kan se hver dag.
Som Leonardo Andrade de Almeida forklarede i en FAPESP-pressemeddelelse, “Denne type binær med lav masse er relativt sjælden. Kun et par dusin er hidtil observeret. ”
Dette særlige binære par består af en hvid dværg, der er mellem tyve til tredive procent af solens masse - 28.500 K (28.227 ° C; 50.840 ° F) - mens den brune dværg er omtrent 34-36 gange Jupiter. Dette gør HS 2231 + 2441 til det hidtil mindst studerede eclipsing binære system.
Tidligere var den primære (den hvide dværg) en normal stjerne, der udviklede sig hurtigere end sin ledsager, da den var mere massiv. Når det var opbrugt brintbrændstof, dannede det en helium-brændende kerne. På dette tidspunkt var stjernen på vej til at blive en rød gigant, hvilket er, hvad der sker, når sollignende stjerner forlader deres hovedsekvensfase. Dette ville have været kendetegnet ved en massiv udvidelse med en diameter på mere end 150 millioner km (93,2 millioner mi).
På dette tidspunkt konkluderede Almeida og hans kolleger, at det begyndte at interagere tyngdekraft med dets sekundære (den brune dværg). I mellemtiden begyndte den brune dværg at blive tiltrukket af og indrullet af den primære atmosfære (dvs. dens omhylling), hvilket fik den til at miste den vinkelformede bevægelsesmoment. Til sidst overskred den stærke tiltrækningskraft den tyngdekraft, der holder konvolutten forankret til dens stjerne.
Når dette skete, begyndte den primære stjernes ydre lag at blive fjernet, udsat sin heliumkerne og sendt enorme mængder stof til den brune dværg. På grund af dette massetab døde resten effektivt og blev en hvid dværg. Den brune dværg begyndte derefter at kredse rundt om sin hvide dværg primært med en kort orbitalperiode på kun tre timer. Som Almeida forklarede:
”Denne overførsel af masse fra den mere massive stjerne, det primære objekt, til dens ledsager, som er det sekundære objekt, var ekstremt voldelig og ustabil, og det varede i kort tid… Det sekundære objekt, der nu er en brun dværg, skal har også fået noget stof, når det delte sin konvolut med det primære objekt, men ikke nok til at blive en ny stjerne. ”
Denne situation svarer til, hvad astronomer bemærkede denne sidste sommer, mens de studerede det binære stjernesystem kendt som WD 1202-024. Også her blev en brun dværgkompis opdaget, der kredsede rundt om en hvid dværgs primær. Hvad mere er, det team, der var ansvarligt for opdagelsen, indikerede, at den brune dværg sandsynligvis blev trukket tættere på den hvide dværg, når den trådte ind i sin røde gigantfilial (RGB) -fase.
På dette tidspunkt strippet den brune dværg det primære af sin atmosfære og udsatte den hvide dværgs restkern. Tilsvarende forårsagede samspillet mellem det primære med en brun dværgkammerat for tidligt stjernedød. At to sådanne opdagelser er sket inden for en kort periode er ganske heldig. I betragtning af universets alder (som er ca. 13,8 milliarder år gammel) kan døde objekter kun dannes i binære systemer.
Kun i Mælkevejen findes ca. 50% af stjerner med lav masse som en del af et binært system, mens stjerner med høj masse findes næsten udelukkende i binære par. I disse tilfælde vil omtrent tre fjerdedele interagere på en eller anden måde med en ledsager - udveksle masse, fremskynde deres rotationer og til sidst fusionere.
Som Almeida antydede, kunne undersøgelsen af dette binære system og dem som det alvorligt hjælpe astronomer med at forstå, hvor varme, kompakte genstande som hvide dværge dannes. “Binære systemer tilbyder en direkte måde at måle hovedparameteren på en stjerne, som er dens masse,” sagde han. "Derfor er binære systemer afgørende for vores forståelse af stjernenes livscyklus."
Det har først været i de senere år, at hvide dværgstjerner med lav masse blev opdaget. At finde binære systemer, hvor de sameksistere med brune dværge - i det væsentlige mislykkede stjerner - er en anden sjældenhed. Men med hver nye opdagelse øges mulighederne for at studere række mulighederne i vores univers.
