Lär dig knepet för att hitta kannibaliserade stjärnor

By | February 10, 2024

Den här artikeln har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella policyer och process. Redaktörerna har lyft fram följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

verifierad

peer reviewed publikation

pålitlig källa

korrekt


Artistens återgivning av en Be-stjärna och dess skiva (överst till höger) kretsade av en svag, het, naken stjärna (nedre till vänster). Kredit: Målning av William Pounds

× nära


Artistens återgivning av en Be-stjärna och dess skiva (överst till höger) kretsade av en svag, het, naken stjärna (nedre till vänster). Kredit: Målning av William Pounds

Forskare som arbetar med de kraftfulla teleskopen vid Georgia State Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) har slutfört en studie av en grupp stjärnor som misstänks ha slukt upp det mesta av gasen från kretsande följeslagare. Dessa känsliga mätningar har direkt detekterat den svaga ljusstyrkan hos kannibaliserade stjärnor.

Den nya forskningen, ledd av postdoktorn Robert Klement, publiceras i The Astrophysical Magazine. Arbetet identifierar nya banor av avskalade subdvärgstjärnor som omger snabbt snurrande massiva stjärnor, vilket leder till en ny förståelse av livsvägarna för närliggande dubbelstjärnor.

I samarbete med kollegor vid CHARA Array vid Mount Wilson, Kalifornien, riktade Klement kraftfulla teleskop mot en samling relativt närliggande B-stjärnor, eller “Be stars”, för kort. Dessa är snabbt roterande stjärnor som tros hysa ovanliga kretsande följeslagare.

Var stjärnor bildas förmodligen från intensiva interaktioner mellan nära par av stjärnor. Astronomer har upptäckt att många stjärnor förekommer i dessa par, en trend som särskilt gäller bland stjärnor som är mer massiva än vår sol. Par med små separationer möter ett tumultartat öde eftersom de växer i storlek när de åldras och kan nå en liknande dimension som deras separation.

När detta händer kan gas från den växande stjärnan passera gapet mellan paret så att följeslagaren kan sola sig i strömmen av överförd gas. Denna kannibaliseringsprocess kommer så småningom att beröva massgivarstjärnan nästan all sin gas och lämna bakom den lilla heta kärnan av dess tidigare kärnkraftsförbränningscenter.


CHARA-matrismätningar (röda ellipser) av rörelsen hos den nakna stjärnan (streckad linje) som kretsar runt Be-stjärnan HR2142 (gul stjärna) var 81:e dag. De små svarta stjärnsymbolerna är de beräknade positionerna för den avskalade följeslagaren under tiden för våra observationer. Banan är cirkulär, men verkar elliptisk eftersom den lutar i förhållande till himlens plan. De övre och högra axlarna visar den skenbara fysiska separationen i astronomiska enheter (AU, medelavståndet jord-sol), medan de nedre och vänstra axlarna ger vinkelseparationen i vinkelenheter av milliarcoseconds (mas). Som jämförelse har fullmånen på himlen en vinkeldiameter på cirka 2 miljoner millibågsekunder. Kredit: Robert Klement

× nära


CHARA-matrismätningar (röda ellipser) av rörelsen hos den nakna stjärnan (streckad linje) som kretsar runt Be-stjärnan HR2142 (gul stjärna) var 81:e dag. De små svarta stjärnsymbolerna är de beräknade positionerna för den avskalade följeslagaren under tiden för våra observationer. Banan är cirkulär, men verkar elliptisk eftersom den lutar i förhållande till himlens plan. De övre och högra axlarna visar den skenbara fysiska separationen i astronomiska enheter (AU, medelavståndet jord-sol), medan de nedre och vänstra axlarna ger vinkelseparationen i vinkelenheter av milliarcoseconds (mas). Som jämförelse har fullmånen på himlen en vinkeldiameter på cirka 2 miljoner millibågsekunder. Kredit: Robert Klement

Astronomer förutspådde att massöverföringsströmmen får medföljande stjärna att snurra och bli en mycket snabb rotator. Några av de snabbast snurrande stjärnorna finns som Be-stjärnor. Var stjärnor snurrar så snabbt att en del av deras gas kastas ut från deras ekvatorialzoner för att bilda en kretsande ring av gas.

Fram till nu har detta förutspådda skede i nära binära pars liv undgått astronomer eftersom stjärnornas separationer är för små för att ses med konventionella teleskop och för att de avskalade stjärnliken är gömda under bländningen från deras ljusa följeslagare. Men Georgia State's CHARA Array-teleskop erbjöd forskare möjligheten att hitta de nakna stjärnorna.

CHARA Array använder sex teleskop utspridda över toppen av Mount Wilson för att fungera som ett enda enormt teleskop som mäter 330 meter i diameter. Detta ger astronomer möjligheten att separera ljus från par av stjärnor även med mycket små vinkelförskjutningar. Klement använde också kamerorna MIRC-X och MYSTIC, byggda vid University of Michigan och University of Exeter i Storbritannien, som kan spela in ljussignalen från mycket ljusa och mycket svaga föremål som ligger nära varandra.

Forskarna ville avgöra om Be-stjärnorna hade snurrats genom massöverföring och placerats i omloppsbana runt avskalade stjärnor. Klement påbörjade ett tvåårigt observationsprogram på CHARA och hans arbete gav snabbt resultat. Han upptäckte det svaga ljuset från avklädda följeslagare i nio av de 37 Be-stjärnorna. Han fokuserade på sju av dessa mål och kunde följa stjärnkroppens omloppsrörelse runt stjärnan Be.

“Banor är viktiga eftersom de tillåter oss att bestämma massorna av par av stjärnor,” sa Klement. “Våra massmätningar tyder på att de avskalade stjärnorna förlorade nästan allt. I fallet med stjärnan HR2142 gick den avskalade stjärnan troligen från 10 gånger solens massa till ungefär en solmassa.”


De sex CHARA-teleskopen är arrangerade i en Y-formad konfiguration som ger 15 baslinjer som sträcker sig från 34 till 331 meter långa och upp till 10 möjliga slutfastrianglar. Kreditera: The Astrophysical Magazine (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ec

× nära


De sex CHARA-teleskopen är arrangerade i en Y-formad konfiguration som ger 15 baslinjer som sträcker sig från 34 till 331 meter långa och upp till 10 möjliga slutfastrianglar. Kreditera: The Astrophysical Magazine (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ec

Inga avskalade stjärnor upptäcktes runt varje Be-stjärna, och forskare tror att i några av dessa fall har liket förvandlats till en liten vit dvärgstjärna, för svag för att upptäckas även med CHARA-arrayen. I andra fall kan det vara så att växelverkan var så intensiv att stjärnorna gick samman och blev en snabbt roterande stjärna.

Klement utökar nu sökandet efter nakna stjärnor i omloppsbana för att förvandla dem till Be-stjärnor på södra himlen med hjälp av interferometern på European Southern Observatorys Very Large Telescope i Chile.

Han arbetar också med Luqian Wang vid Yunnan Observatories i Kina på forskning med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble för att upptäcka det svaga ljuset från avskalade följeslagare. Eftersom dessa lik är varma är de relativt ljusare i de ultravioletta våglängderna som bara kan observeras med rymdteleskopet Hubble.

“Denna studie av Be-stjärnor, och upptäckten av nio svaga följeslagningsstjärnor, visar verkligen kraften i CHARA”, säger Alison Peck, programchef för National Science Foundations division för astronomiska vetenskaper, som stöder CHARA-arrayen. . “Genom att använda arrayens exceptionella vinkelupplösning och höga dynamiska omfång kan vi svara på frågor om stjärnbildning och evolution som aldrig tidigare har varit möjliga att besvara.”

Douglas Gies, chef för CHARA Array, sa att forskningen äntligen har avslöjat ett viktigt dold stadium i livet för nära stjärnpar.

“CHARA Array-studien av Be-stjärnor har direkt avslöjat att dessa stjärnor skapades genom en fullständig massöverföringstransformation,” sa Gies. “Nu ser vi, för första gången, resultatet av stjärnfesten som gav upphov till de avskalade stjärnorna.”

Mer information:
Robert Klement et al, CHARA array interferometriskt program om mångfalden av klassiska Be-stjärnor: nya upptäckter och banor av nakna subdvärgföljeslagare, The Astrophysical Magazine (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ec

Tidningsinformation:
Astrofysisk dagbok

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *