Znaleziono układ podwójny o kołowej orbicie

Kilkuosobowy zespół naukowców zbadał system złożony z dwóch gwiazd, który jest masywny i jasny w promieniowaniu rentgenowskim. Wydaje się, że jedna z gwiazd wybuchła jako supernowa, ale bez typowej eksplozji wyrzucającej materię (tzw. ultra-stripped supernova). W ustaleniu tego pomogła bardzo nietypowa orbita obiektu – praktycznie idealnie kołowa.

Historia badań zaczęła się, gdy Clarissa Pavao, studentka Embry-Riddle Aeronautical University’s Prescott w Arizonie (USA), otrzymała od profesora Noela D. Richardsona zestaw danych do analizy. Były to dane obserwacyjne z 1,5-metrowego teleskopu Cerro Tololo Interamerican Observatory w Chile, dotyczące jasnej gwiazdy typu Be (o nazwie CPD-29 2176), położonej w tym samym miejscu na niebie, w którym inna gwiazda (SGR 0755-2933) wytworzyła duży rozbłysk promieniowania rentgenowskiego.

Ten rozbłysk zachęcił Richardsona i innych astronomów do skierowania teleskopów na gwiazdę w celu zgromadzenia obserwacji spektroskopowych i próby potwierdzenia, że mamy do czynienia z układem podwójnym z gwiazdą neutronową.

Gwiazdy typu Be posiadają wokół siebie dyski materii, co utrudnia ustalenie własności samej gwiazdy. Po analizie widma Pavao i Richardson znaleźli jedną linię widmową od gwiazdy, na którą nie wpływa obecność dysku. Dzięki temu udało się następnie ustalić orbitę gwiazdy. Orbita okazała się inna niż się spodziewano – kołowa z okresem około 60 dni.

Następnie do prac dołączył Jan J. Eldridge z University of Auckland, ekspert od układów podwójnych gwiazd i ich ewolucji. Badacz sprawdził tysiące modeli układów podwójnych i znalazł dwa odpowiadające układowi CPD-29 2176. W jednym wariancie orbita jest dokładnie kołowa, a w drugim bardzo niewiele odbiega od kołowej.

Naukowcy kreślą następującą historię ewolucji tego układu podwójnego. Pomiędzy jedną gwiazdą, a drugą zachodził transfer materii. Następnie jedna z gwiazd (ta, która oddawała materię) stała się gwiazdą helową i w końcu wybuchła jako supernowa, formując gwiazdę neutronową. Ale ponieważ wcześniej utraciła swoje zewnętrzne warstwy na rzecz gwiazdy Be, wybuch supernowej był słaby.

Obecnie obserwowane stadium to kilka milionów lat po tym wydarzeniu. W przyszłości gwiazda Be również wybuchnie jako supernowa i stanie się gwiazdą neutronową. Będziemy mieli wtedy do czynienia z układem dwóch gwiazd neutronowych.

Układ dwóch gwiazd neutronowych może następnie wytworzyć tzw. kilonową, gdy gwiazdy neutronowe się zderzą. Na przykład taką, jak zaobserwowano w 2017 roku (GW17081). W wybuchach kilonowych powstają ciężkie pierwiastki, np. złoto.

Według modeli, układ CPD-29 2176 będzie istniał w obecnym stadium jeszcze przez 900 tysięcy lat. Szacunki wskazują, że aktualnie w Drodze Mlecznej może istnieć zaledwie 10 układów gwiazd podobnych do CPD-29 2176.

Publikacja pt. “A high-mass X-ray binary descended from an ultra-stripped supernova” ukazała się 1 lutego br. w “Nature”.(PAP)

cza/ agt/