Afbeelding tegoed: ESO
Astronomen hebben een paar witte dwergsterren ontdekt die om elkaar heen draaien op een afstand van slechts 80.000 km (1/5 van de afstand tussen de aarde en de maan) - het dichtstbijzijnde binaire systeem dat ooit is ontdekt. Het systeem, bekend als RX J0806.3 + 1527, werd onderzocht met de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory, en waarnemers merkten op dat het object elke vijf minuten dimde, wat een binair systeem suggereerde.
Waarnemingen met ESO's Very Large Telescope (VLT) in Chili en de Italiaanse Telescopio Nazionale Galileo (TNG) op de Canarische Eilanden in de afgelopen twee jaar hebben een internationale groep astronomen [1] in staat gesteld de ware aard van een uitzonderlijk binair stersysteem te ontrafelen .
Dit systeem, aangeduid als RX J0806.3 + 1527, werd voor het eerst ontdekt als een röntgenbron met variabele helderheid - eens in de vijf minuten wordt het voor een kort moment "uitgeschakeld". De nieuwe waarnemingen hebben zonder twijfel aangetoond dat deze periode de omloopbeweging weerspiegelt van twee “witte dwerg” -sterren die om elkaar heen draaien op een afstand van slechts 80.000 km. Elk van de sterren is ongeveer zo groot als de aarde en dit is de kortste omlooptijd die bekend is voor elk binair stelsysteem.
Het VLT-spectrum geeft lijnen van geïoniseerd helium weer, wat aangeeft dat de aanwezigheid van een buitengewoon heet gebied op een van de sterren - een "hotspot" met een temperatuur van ongeveer. 250.000 graden. Het systeem bevindt zich momenteel in een zelden geziene, voorbijgaande evolutionaire staat.
Een geweldig stellair binair systeem
Een jaar is de tijd die de aarde nodig heeft om eenmaal rond de zon, onze centrale ster, te bewegen. Dit lijkt misschien vrij snel, gemeten op de schaal van het heelal, maar dit is de beweging van een slak vergeleken met de snelheid van twee recent ontdekte sterren. Ze draaien 100.000 keer sneller om elkaar heen; een volledige omwenteling duurt slechts 321 seconden, of iets meer dan 5 minuten! Het is de kortste periode ooit waargenomen in een binair stelsysteem.
Dit is de verrassende conclusie van een internationaal team van astronomen onder leiding van GianLuca Israel van het Astronomical Observatory of Rome [1], en gebaseerd op gedetailleerde waarnemingen van het zwakke licht van deze twee sterren met enkele van 's werelds meest geavanceerde telescopen. Het recordhoudende binaire stelsysteem draagt de prozaïsche naam RX J0806.3 + 1527 en bevindt zich ten noorden van de hemelevenaar in het sterrenbeeld Kreeft (de krab).
De wetenschappers ontdekken ook dat de twee partners in deze hectische dans hoogstwaarschijnlijk een stervende witte dwergster zijn, gevangen in de sterke zwaartekracht van een andere, iets zwaardere ster van hetzelfde exotische type. De twee sterren op aarde zijn slechts 80.000 kilometer van elkaar verwijderd, iets meer dan tweemaal de hoogte van de satellieten van de tv-uitzendingen in een baan om de aarde, of slechts een vijfde van de afstand tot de maan.
De omloopbeweging is inderdaad erg snel - meer dan 1.000 km / sec, en de lichtere ster draait blijkbaar altijd hetzelfde halfrond naar zijn metgezel, net als de maan in zijn baan rond de aarde. Zo maakt die ster ook in slechts 5 minuten een volledige draai om zijn as, d.w.z. zijn "dag" is precies zo lang als zijn "jaar".
De ontdekking van RX J0806.3 + 1527
Het zichtbare licht van dit ongebruikelijke systeem is erg zwak, maar straalt relatief sterke röntgenstralen uit. Door deze emissie werd het in 1994 voor het eerst door de Duitse ROSAT-sterrenwacht waargenomen als een hemelröntgenbron van onbekende oorsprong. Later bleek het een periodiek variabele bron te zijn [2]. Eens in de 5 minuten verdwijnt de röntgenstraling gedurende een paar minuten. Het is onlangs in meer detail bestudeerd door het NASA Chandra-observatorium.
De positie van de röntgenbron aan de hemel was met voldoende nauwkeurigheid gelokaliseerd om een zeer zwak zichtbaar lichtuitstralend object in dezelfde richting te onthullen, meer dan een miljoen keer zwakker dan de zwakste ster die met het blote oog kan worden gezien (V- magnitude 21.1). Vervolgobservaties werden uitgevoerd met verschillende telescopen van wereldklasse, waaronder de ESO Very Large Telescope (VLT) bij de Paranal-sterrenwacht in Chili, en ook de Telescopio Nazionale Galileo (TNG), de Italiaanse 4-meter klasse-sterrenwacht op de Roche de Muchachos-observatorium op La Palma op de Canarische Eilanden.
De aard van RX J0806.3 + 1527
De waarnemingen in zichtbaar licht lieten ook hetzelfde effect zien: RX J0806.3 + 1527 werd om de 5 minuten dimmer, terwijl er geen andere periodieke modulatie werd waargenomen. Door het spectrum van dit zwakke object te observeren met het FORS1 multi-mode instrument op de 8,2 m VLT ANTU-telescoop, konden de astronomen de compositie van RX J0806.3 + 1527 bepalen. Het bleek grote hoeveelheden helium te bevatten; dit is in tegenstelling tot de meeste andere sterren, die voornamelijk uit waterstof bestaan.
"In het begin dachten we dat dit gewoon een van de gebruikelijke binaire systemen was die röntgenstralen uitzenden", zegt Gianluca Israel. 'Niemand van ons kon zich de werkelijke aard van dit object voorstellen. We hebben de puzzel eindelijk opgelost door alle andere mogelijkheden een voor een uit te schakelen, terwijl we steeds meer gegevens verzamelden. Zoals de beroemde detective zei: als je het onmogelijke hebt geëlimineerd, moet alles wat overblijft, hoe onwaarschijnlijk ook, de waarheid zijn! ”.
De huidige theorie voorspelt dat de twee sterren, die door de zwaartekracht in dit strakke systeem met elkaar verbonden zijn, röntgenstralen produceren wanneer een van hen als een gigantische "stofzuiger" fungeert en gas van zijn metgezel trekt. Die ster heeft tijdens dit proces al een aanzienlijk deel van zijn massa verloren.
De binnenkomende materie slaat met hoge snelheid in op het oppervlak van de andere ster en het bijbehorende gebied - een 'hotspot' - wordt verhit tot zo'n 250.000 ° C, waarbij röntgenstralen worden uitgezonden. Deze straling verdwijnt korte tijd tijdens elke omwenteling wanneer dit gebied zich aan de andere kant van de aanzwellende ster bevindt, gezien vanaf de aarde.
Een zeer zeldzame klasse sterren
Onze zon is een normale ster met een relatief lage massa en zal zich uiteindelijk ontwikkelen tot een witte dwergster. In tegenstelling tot de gewelddadige ondergang van zwaardere sterren in een glorieuze supernova-explosie, is dit een relatief "stil" proces waarbij de ster langzaam afkoelt terwijl hij energie verliest. Het krimpt totdat het uiteindelijk zo klein wordt als de aarde.
The Sun is een enkele ster. Wanneer een zonne-achtige ster echter lid is van een binair systeem, is de evolutie van de samenstellende sterren ingewikkelder. Tijdens een beginfase beweegt één ster zich verder langs een baan die zich feitelijk binnen de buitenste, zeer zwakke atmosferische lagen van zijn metgezel bevindt. Vervolgens bevrijdt het systeem zich van deze materie en ontwikkelt het zich tot een binair systeem met twee in een baan om witte dwergsterren, zoals RX J0806.3 + 1527.
Systemen met een zeer korte omlooptijd (minder dan 1 uur) worden AM Canis Venaticorum (AM CVn) -systemen genoemd, naar de eerst bekende dubbelster van deze zeldzame klasse. Het is waarschijnlijk dat dergelijke systemen, nadat ze een minimale omlooptijd van een paar minuten hebben bereikt, dan beginnen te evolueren naar langere omloopperiodes. Dit geeft aan dat RX J0806.3 + 1527 nu aan het begin van de "AM CVn-fase" staat.
Zwaartekrachtsgolven
Met zijn extreem korte omlooptijd is RX J0806.3 + 1527 ook een uitstekende kandidaat voor de detectie van ongrijpbare zwaartekrachtgolven, voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie. Ze zijn nooit rechtstreeks gemeten, maar hun bestaan is indirect onthuld in binaire neutronensterrensystemen.
Een gepland zwaartekrachtsgolfruimte-experiment, de Laser Interferometer Space Antenna (LISA) van de European Space Agency die over ongeveer 10 jaar wordt gelanceerd, zal voldoende gevoelig zijn om deze straling van RX J0806.3 + 1527 met een hoge mate van vertrouwen. Zo'n waarnemingsprestatie zou een geheel nieuw venster op het universum openen.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
