Gwiazda neutronowa „Czarna wdowa” krąży wokół gwiazdy, która się pali, potrzebuje godziny

Nasze Słońce jest samotne w tej galaktyce, bez bliskiego towarzysza krążącego z nim. Ale podwójne układy gwiezdne są bardzo powszechne, a naszym najbliższym sąsiadem wydaje się być układ potrójny. Biorąc pod uwagę liczbę różnych typów gwiazd, wiele systemów wielogwiazdowych ma osobliwą mieszankę organiczną, z niestabilnymi gigantycznymi gwiazdami krążącymi obok stosunkowo regularnych gwiazd.

W środowym wydaniu Nature naukowcy donoszą o rzadkości: gwiazda neutronowa „czarnej wdowy”, która znajduje się wystarczająco blisko swojego towarzysza, by wystrzelić ją promieniowaniem. Jeśli proces będzie kontynuowany, w końcu spowoduje to, że gwiazda wyparuje i umrze. I na dokładkę, para ma również odległego towarzysza, którym jest starożytna i rzadka gwiazda karłowata.

Wyszukiwanie anomalii

Rozpoczęto prace nad archiwami Obiekt tranzytowy Zwicky. ZTF ma na celu przeglądanie całego nieba na półkuli północnej co dwa dni i wykorzystuje oprogramowanie do wykrywania wszelkich zmian. Często może to oznaczać, że coś eksploduje: gwiazda nagle zapala się (w niektórych przypadkach po raz pierwszy staje się widoczna z Ziemi), ponieważ eksplodowała jako supernowa.

Ale to poszukiwanie szukało przejściowych zmian w jasności: rzeczy, które okresowo zapalają się i ponownie gasną. Często jest to spowodowane orbitującymi współtowarzyszami, a naukowcy wykorzystali swoje poszukiwania do poszukiwania bliskich układów podwójnych, w których dwie gwiazdy krążą wokół siebie w odległościach ściśle dopasowanych do naszego Układu Słonecznego. Ponieważ obie gwiazdy zaćmią się nawzajem z perspektywy Ziemi, całkowita ilość światła docierającego do Ziemi będzie się okresowo zmieniać.

Jedna z rzeczy, która wyszła z ankiety, nazywała się ZTF J1406 + 1222 i była… dziwna. Dalsze obserwacje potwierdziły, że światło z układu wykazywało wzór przypominający falę sinusoidalną, regularnie wznoszący się i opadający. Ale robiła to w krótkim harmonogramie, z częstotliwością niewiele ponad godzinę. To zachowanie nie było spowodowane zaćmieniem, ponieważ niektóre długości fal światła wykazywały bardziej znaczącą zmianę niż inne – niektóre długości fal doświadczyły 13-krotnej różnicy w intensywności w ciągu jednogodzinnego cyklu. Gdyby ZTF J1406 + 1222 obejmował zaćmienie gwiazd, większość długości fal doświadczyłaby podobnych zmian w intensywności.

Biorąc pod uwagę, że oczywiste wyjaśnienie wydaje się nie działać, naukowcy zwrócili się do mniej oczywistych, ale wciąż prawdopodobnych wyjaśnień. A ta, którą preferowali, zawierała również gwiazdę, wokół której krążył niewidzialny bliski towarzysz. Ale w tym przypadku niewidzialny towarzysz wytwarzał duże ilości promieniowania, które ogrzewało gwiazdę. Proces ten zasadniczo wytwarza gwiazdę, której „dzienna” strona jest skąpana w promieniowaniu, dzięki czemu jest bardziej energetyczna i jaśniejsza, a „nocna” strona emituje wewnętrzną jasność gwiazdy.

Ile energii potrzeba, aby uzyskać taką różnicę w jasności? Naukowcy szacują to w całkowicie bezużytecznych jednostkach ergów/s; Podaj jednostki, które są przynajmniej w pewnym stopniu zrozumiałe, może to być około 10¹² megatony na sekundę. Co według większości standardów oznacza dużo promieniowania.

pająki bez sieci

Jest tylko kilka rzeczy, które mogą wytworzyć tego typu promieniowanie. Naukowcy wykluczyli białe karły, które wytwarzają dużo promieniowania w ultrafioletowym obszarze widma. Wydaje się, że ZTF J1406 + 1222 nie ma tam dużej nadwyżki, co oznacza, że ​​biały karzeł jest mało prawdopodobny. To pozostawia gwiazdę neutronową jako najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie.

To nie pierwszy raz, kiedy zaobserwowano układ w pobliżu gwiazdy neutronowej. Widzieliśmy wystarczająco dużo, że przyjęli własną terminologię. Pierwsza zidentyfikowana osoba odebrała nazwisko.Pulsar Czarnej Wdowy„w którym gwiazda neutronowa zanurzała swojego towarzysza w wystarczającym promieniowaniu, aby ją zniszczyć. Kolejne odkrycia podobnych układów zgrupowano razem w klasie układów podwójnych czarnej wdowy, która stała się podzbiorem ogólnej klasyfikacji układów podwójnych pająków.

Bliższe spojrzenie na ZTF J1406 + 1222 wykazało, że gwiazda ma w swoim widmie linie absorpcji wodoru. Jest to dość niezwykłe, biorąc pod uwagę, że większość gwiazd składa się z wysokoenergetycznego wodoru, który ma duży udział w emisji. Ale w tym przypadku wydaje się, że promieniowanie wypchnęło dużą ilość wodoru z dala od gwiazdy, gdzie może on pochłaniać promieniowanie z otoczenia. Jest to zgodne z ideą, że jest to system czarnej wdowy, w którym gwiazda ma wyparować.

ZTF J1406 + 1222 jest najbliższym zidentyfikowanym do tej pory duetem czarnych wdów i rodzi pytania o to, jak powstał. Ale te pytania wykraczają poza binarną część systemu czarnej wdowy. Obserwacje ujawniły również, że sąsiednia gwiazda jest prawdopodobnie związana grawitacyjnie, co czyni ją układem trzygwiazdkowym. I oczywiście ta gwiazda też jest dziwna, należy do klasy zwanej (nie wymyślam tego) fajnymi pod-krasnoludami. Są bardzo stare i zawierają bardzo niski poziom pierwiastków innych niż wodór i hel.

Wreszcie, dziwne są nie tylko poszczególne elementy tego systemu, ale także system jako całość. Zewnętrzny towarzysz krąży wokół 600 jednostek astronomicznych (jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość między Ziemią a Słońcem). W tej odległości siła grawitacji jest niewielka, a każde zakłócenie może przerwać układ trzech gwiazd. Co jest szczególnie dziwne, ponieważ orbita układu zbliża się do jądra galaktycznego i mogła być świadkiem wybuchu supernowej, gdy uformowała się gwiazda neutronowa, co oznacza, że ​​ZTF J1406 + 1222 ma teraz wiele wymówek, by się rozpaść.

Wszystko to wzmacnia główny wniosek tych, którzy go odkryli: ZTF J1406 + 1222 to ciekawy system, który zasługuje na wiele dodatkowych obserwacji.

charakter temperamentu2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04551-1 (O DOI).