Odkrycie „potrójnej gwiazdy” wstrząsa teoriami ewolucji gwiazd

Naukowcy dokonali przełomowego odkrycia, sugerując, że masywne gwiazdy Be, znane ze swoich charakterystycznych dysków gazowych, są prawdopodobnie częścią układów potrójnych gwiazd, a nie układów podwójnych, jak wcześniej sądzono. Odkrycie to, oparte na danych z satelity Gaia, podważa istniejące teorie powstawania gwiazd i ma ważne implikacje dla zrozumienia szerszych zjawisk astronomicznych, takich jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe i fale grawitacyjne.

Pionierskie badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Leeds sugeruje, że gwiazdy Be są częścią układów potrójnych, a nie układów podwójnych, jak wcześniej sądzono. Wynik ten, uzyskany na podstawie danych satelitarnych Gaia, podważa tradycyjne teorie powstawania gwiazd i może mieć wpływ na naszą wiedzę o czarnych dziurach, gwiazdach neutronowych i gwiazdach neutronowych. Fale grawitacyjne.

Nowe, przełomowe odkrycie dokonane przez naukowców z Uniwersytetu w Leeds może zmienić sposób, w jaki astronomowie rozumieją niektóre z największych i najczęstszych gwiazd we wszechświecie.

Badania przeprowadzone przez doktoranta Jonathana Dodda i profesora René Odemeyera z Wydziału Fizyki i Astronomii uniwersytetu wskazują na nowe, ciekawe dowody na to, że masywne gwiazdy Be – o których do tej pory sądzono, że występują w gwiazdach podwójnych – mogą w rzeczywistości być „potrójne”.

To niezwykłe odkrycie może zrewolucjonizować nasze rozumienie obiektów – podzbioru gwiazd B – które stanowią ważne „poligon doświadczalny” do opracowywania teorii na temat ogólnej ewolucji gwiazd.

Wrażenie artysty składa się z gwiazdy okrążonej dyskiem (gwiazda „wampiryczna”; pierwszy plan) i gwiazdy towarzyszącej pozbawionej zewnętrznych części (tło). Źródło: ISO/L. Kalada

Natura Bądź Gwiazdami

Gwiazdy otoczone są wyraźnym dyskiem gazowym – przypominającym pierścienie Saturn W naszym Układzie Słonecznym. Chociaż gwiazdy Be są znane od około 150 lat – po raz pierwszy zostały zidentyfikowane przez słynnego włoskiego astronoma Angelo Cecchiego w 1866 roku – do tej pory nikt nie wiedział, jak powstały.

Dotychczasowi astronomowie byli zgodni co do tego, że dyski powstają w wyniku szybkiej rotacji gwiazd Be, co samo w sobie może być spowodowane interakcją gwiazdy z inną gwiazdą w układzie podwójnym.

Wizja artystyczna przedstawiająca gwiazdę wampirów (po lewej) kradnącą przedmioty swojej ofierze. Źródło: iso/m. Kornmesser/SE de Mink

Wykrywanie układów potrójnych

„Najlepszym punktem odniesienia jest to, że jeśli oglądałeś Gwiezdne Wojny, istnieją planety, które mają dwa słońca” – powiedział Dodd, autor artykułu.

Jednak teraz, analizując dane z satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, naukowcy twierdzą, że znaleźli dowody na to, że gwiazdy te faktycznie istnieją w układach potrójnych – z trzema obiektami oddziałującymi na siebie, a nie tylko dwoma.

Dodd dodał: „Obserwowaliśmy sposób, w jaki gwiazdy poruszają się po nocnym niebie, w dłuższych okresach, takich jak 10 lat, i krótszych, około sześciu miesięcy. Jeśli gwiazda porusza się po linii prostej, wiemy, że jest tylko jedna gwiazda, ale jeśli jest więcej niż jedna gwiazda, widzimy lekkie wahanie lub w najlepszym wypadku wir.

„Zastosowaliśmy to do dwóch grup gwiazd, którym się przyglądamy – gwiazd B i gwiazd Be – i co mylące, odkryliśmy, że początkowo gwiazdy Be wydają się mieć mniejszą liczbę towarzyszy niż gwiazdy B. Jest to interesujące, ponieważ oczekiwać, że będą mieli wyższą stawkę.

Jednak główny badacz, profesor Odemeyer, powiedział: „Fakt, że ich nie widzimy, może wynikać z tego, że są teraz zbyt słabe, aby je wykryć”.

Transfer masowy

Następnie badacze przyjrzeli się innemu zestawowi danych, szukając odległych gwiazd towarzyszących, i odkryli, że przy tych większych odległościach częstość występowania gwiazd towarzyszących jest bardzo podobna w przypadku gwiazd B i Be.

Na tej podstawie udało im się wywnioskować, że w wielu przypadkach pojawia się trzecia gwiazda, zmuszając towarzysza bliżej gwiazdy Be — na tyle blisko, że masa może zostać przeniesiona z jednej gwiazdy na drugą i utworzyć odrębny dysk gwiezdny Be. To może również wyjaśniać, dlaczego nie widujemy już tych towarzyszy; Stała się zbyt mała i słaba, aby można ją było wykryć, gdy „wampiryczna” gwiazda Be pochłonęła większość jej masy.

Szerszy wpływ astronomiczny

Odkrycie to może mieć ogromne implikacje dla innych dziedzin astronomii, w tym naszego zrozumienia czarnych dziur, gwiazd neutronowych i źródeł fal grawitacyjnych.

Profesor Odemeijer powiedział: „W fizyce dzieje się obecnie rewolucja wokół fal grawitacyjnych. Obserwujemy te fale grawitacyjne dopiero od kilku lat i wykazano, że są one spowodowane łączeniem się czarnych dziur.

„Wiemy, że te tajemnicze obiekty – czarne dziury i gwiazdy neutronowe – istnieją, ale niewiele wiemy o gwiazdach, którymi się staną. Nasze odkrycia dostarczają wskazówki do zrozumienia źródeł tych fal grawitacyjnych.

Dodał: „W ciągu ostatniej dekady astronomowie odkryli, że układ podwójny jest bardzo ważnym elementem ewolucji gwiazd. Obecnie zmierzamy bardziej w stronę poglądu, że jest to bardziej skomplikowane i że należy wziąć pod uwagę potrójne gwiazdy.

„W rzeczywistości trójki stały się nowymi dwójkami” – powiedział Odemeijer.

Odniesienie: „Gaja „Odmienność w układzie podwójnym gwiazd B i Be ujawniona w małych skalach: dowód na transfer masy powodujący zjawisko Be” Jonathan M. Dowd, Rene D. Odemeijer, Isaac C. Radley, Miguel Feuc i Abigail J. Frost, 12 października 2023, Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
doi: 10.1093/mnras/stad3105

W skład zespołu stojącego za odkryciem wchodzą doktorant Dodd i profesor O’Demeyer z Leeds, a także doktorant Uniwersytetu w Leeds Isaac Radley i dwóch byłych pracowników akademickich z Leeds, dr Miguel Fiock z Obserwatorium ALMA w Chile i dr Abigail Frost z Obserwatorium Europejskiego. Obserwatorium Południowe w Chile. Zespół otrzymał fundusze od Rady ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych (STFC).