Astronomii au descoperit primul exemplu de sistem binar în care o stea aflată în proces de a deveni pitică albă orbitează în jurul unei stele neutronice transformată într-un pulsar care se învârte rapid și emite radiații gamma puternice.

Aceștia au folosit telescopul SOAR din Chile pentru a găsi „veriga lipsă” din evoluția unor astfel de sisteme binare, însă cele două stele au fost detectate inițial de Telescopul Spațial Fermi Gamma-ray.

S-a descoperit că o sursă strălucitoare și misterioasă de radiații gamma puternice este o stea neutronică care se învârte rapid, cunoscută drept pulsar de milisecundă, care orbitează în jurul unei stele în procesul de evoluție într-o pitică albă de masă extrem de mică.

Aceste tipuri de sisteme binare sunt denumite de astronomi „păianjeni”, deoarece pulsarul tinde să „consume” părțile exterioare ale stelei însoțitoare, pe măsură ce se transformă într-o pitică albă. Cele două stele au fost detectate de astronomi folosind telescopul SOAR de pe muntele Cerro Pachón din Chile, parte a Observatorului Inter-American Cerro Tololo (CTIO), un program al NOIRLab al NSF.

Radiații gamma puternice au dus la descoperirea celor două stele

Telescopul spațial Fermi Gamma-ray de la NASA a clasificat obiecte din Univers care produc raze gamma încă de la lansarea sa în 2008. O astfel de sursă, numită 4FGL J1120.0-2204 de către astronomi, a fost a doua cea mai strălucitoare sursă de raze gamma de pe întreg cerul care rămăsese neidentificată. Până acum.

Astronomii din Statele Unite și Canada, coordonați de Samuel Swihart de la Laboratorul de Cercetare Navală din Washington, D.C., au folosit spectrograful Goodman de pe telescopul SOAR pentru a determina adevărata identitate a 4FGL J1120.0-2204.

Ce au descoperit astronomii despre cele două stele

Spectrul optic al sistemului binar măsurat de spectrograful Goodman a arătat că lumina de la companionul pitic proto-alb este deplasată Doppler (alternează între roșu și albastru) indicând faptul că orbitează o stea neutronică compactă și masivă la fiecare 15 ore.

„Spectrele ne-au permis, de asemenea, să constrângem temperatura aproximativă și gravitația de suprafață a stelei însoțitoare”, spune Swihart, a cărui echipă a reușit să ia aceste proprietăți și să le aplice modelelor care descriu modul în care evoluează sistemele binare de stele.

Acest lucru le-a permis cercetătorilor să concluzioneze că însoțitorul este precursorul unei pitice albe de masă extrem de mică, cu o temperatură a suprafeței de 8.200 °C și o masă de doar 17% din cea a Soarelui, scrie Phys.org.

O pitică albă de dimensiunea Pământului cu temperaturi ce depășesc 100.000 °C

Atunci când o stea cu o masă similară cu cea a Soarelui sau mai puțin ajunge la sfârșitul vieții sale, va rămâne fără hidrogenul folosit pentru a alimenta procesele de fuziune nucleară din nucleul său. Pentru o vreme, heliul preia și alimentează steaua, făcând-o să se contracte și să se încălzească și determinând expansiunea și evoluția acesteia într-o gigantă roșie care are o dimensiune de sute de milioane de kilometri.

În cele din urmă, straturile exterioare ale acestei stele umflate pot fi acumulate pe un companion binar și fuziunea nucleară se oprește, lăsând în urmă o pitică albă de dimensiunea Pământului care are temperaturi ce depășesc 100.000 °C. Pitica proto-albă din sistemul 4FGL J1120.0-2204 nu și-a finalizat încă evoluția.

„În prezent, este umflată și are o rază de aproximativ cinci ori mai mare decât piticele albe normale cu mase similare. Va continua să se răcească și să se contracte și, în aproximativ două miliarde de ani, va arăta identic cu multe dintre piticele albe cu masă extrem de mică despre care știm deja”, spune Swihart.

„Fără aceste observații, nu am fi putut găsi acest sistem interesant”

Pulsarii de milisecundă se rotesc de sute de ori în fiecare secundă. Aceștia sunt rotiți prin acumularea de materie de la un însoțitor, în acest caz de la steaua care a devenit pitică albă. Majoritatea pulsarilor de milisecundă emit raze gamma și raze X, adesea atunci când vântul pulsar (care este un flux de particule încărcate emanate din steaua neutronică aflată în rotație) se ciocnește cu materialul emis de o stea însoțitoare.

Sunt cunoscute aproximativ 80 de pitice albe de masă extrem de scăzută, dar „acesta este primul precursor al unei pitice albe de masă extrem de mică descoperită care probabil orbitează în jurul unei stele neutronice”, spune Swihart.

În consecință, 4FGL J1120.0-2204 este o imagine unică a finalului acestui proces de accelerare. Toate celelalte binare pitică albă-pulsar care au fost descoperite au trecut cu mult de stadiul acesta.

„Spectroscopia de urmărire cu telescopul SOAR, care vizează surse de raze gamma Fermi neasociate, ne-a permis să vedem că însoțitorul orbitează ceva. Fără aceste observații, nu am fi putut găsi acest sistem interesant”, spune Swihart.

Sursa descopera.ro