Naukowcy odkryli potrójny układ gwiazd, który bije rekord najkrótszego okresu orbitalnego
Astronomowie dokonali przełomowego odkrycia z pomocą sztucznej inteligencji, identyfikując unikalny potrójny układ gwiazd o nazwie TIC 290061484. To gwiezdne trio zostało odkryte dzięki kosmicznym „światłom stroboskopowym” zaobserwowanym przez należącego do NASA satelitę Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Potrójny układ gwiazd
.Jak tłumaczą badacze, TIC 290061484 składa się z pary gwiazd podwójnych, które krążą wokół siebie co 1,8 dnia, wraz z trzecią gwiazdą, która okrąża je w ciągu zaledwie 25 dni. To niezwykłe odkrycie pobiło poprzedni rekord najkrótszego zewnętrznego okresu orbitalnego w takich układach, który został ustanowiony w 1956 r. z trzecią gwiazdą krążącą wokół wewnętrznej pary w ciągu 33 dni. Badanie, prowadzone przez naukowców z NASA, zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.
„Dzięki zwartej konfiguracji układu możemy zmierzyć orbity, masy, rozmiary i temperatury jego gwiazd. I możemy zbadać, jak ten system się uformował i przewidzieć, jak może ewoluować” – mówi Veselin Kostov z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt.
Migotanie w świetle gwiazd pomogło ujawnić ciasne trio, które znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia. Układ ten, zdaniem astronomów, jest niemal płaski z ziemskiej perspektywy. Oznacza to, że gwiazdy przecinają się tuż przed sobą lub zaćmiewają się nawzajem podczas swoich orbit. Kiedy tak się dzieje, bliższa z nich blokuje część światła z dalszej.
Korzystając z uczenia maszynowego, naukowcy przefiltrowali ogromne zbiory danych światła gwiazd z TESS, aby zidentyfikować wzorce ściemniania, które ujawniają zaćmienia. Następnie niewielki zespół astronomów-amatorów dokonał dalszej filtracji, opierając się na wieloletnim doświadczeniu i nieformalnym szkoleniu, aby znaleźć szczególnie interesujące przypadki.
Wolontariusze, którzy są współautorami nowego badania, spotkali się jako uczestnicy internetowego projektu nauki obywatelskiej o nazwie Planet Hunters, który był aktywny w latach 2010-2013. Później połączyli siły z profesjonalnymi astronomami, tworząc nowy projekt o nazwie Visual Survey Group, która działa od ponad dekady.
.Szukamy głównie sygnatur zwartych układów wielogwiazdowych, nietypowych gwiazd pulsujących w układach podwójnych i dziwnych obiektów. Zidentyfikowanie takiego systemu jest ekscytujące, ponieważ są one rzadkie, ale mogą być bardziej powszechne niż sugerują obecne dane. Prawdopodobnie jest ich znacznie więcej w naszej galaktyce i czekają na odkrycie” – tłumaczy Saul Rappaport, emerytowany profesor fizyki na MIT w Cambridge.
Niezwykle krótki okres orbitalny
.Częściowo dlatego, że gwiazdy w nowo odkrytym układzie orbitują niemal w tej samej płaszczyźnie, naukowcy twierdzą, że jest on prawdopodobnie bardzo stabilny pomimo ich ciasnej konfiguracji (orbity trio mieszczą się na mniejszym obszarze niż orbita Merkurego wokół Słońca). Grawitacja każdej z gwiazd nie zakłóca zbytnio pozostałych, co mogłoby mieć miejsce, gdyby obiekty były nachylone w różnych kierunkach.
„Ale chociaż ich orbity prawdopodobnie pozostaną stabilne przez miliony lat, – nikt tam nie mieszka. Uważamy, że gwiazdy uformowały się razem w wyniku tego samego procesu wzrostu, co uniemożliwiłoby formowanie się planet bardzo blisko którejkolwiek z gwiazd. Wyjątkiem może być odległa planeta krążąca wokół trzech gwiazd, jakby były jedną” – twierdzi Rappaport.
W miarę starzenia się, wewnętrzne gwiazdy będą się rozszerzać i ostatecznie połączą się, wywołując eksplozję supernowej za około 20 do 40 milionów lat.
Astronomowie poszukują obiektów, jak ten potrójny układ gwiazd o jeszcze krótszych orbitach. Jest to trudne przy obecnej technologii, ale nowe narzędzie jest już opracowywane. Obrazy z tworzonego przez NASA Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Roman będą znacznie bardziej szczegółowe niż TESS. Ten sam obszar nieba pokryty przez pojedynczy piksel TESS pomieści ponad 36 tysięcy pikseli Roman. Podczas gdy TESS wykonał szerokie, płytkie spojrzenie na całe niebo, Roman sięgnie głęboko do serca naszej galaktyki, gdzie gwiazdy gromadzą się razem, zapewniając próbkę jądra.
„Nie wiemy zbyt wiele o wielu gwiazdach w centrum galaktyki, z wyjątkiem tych najjaśniejszych. Widok Romana w wysokiej rozdzielczości pomoże nam zmierzyć światło gwiazd, które mają tendencję do skupiania się razem, zapewniając najlepszy jak dotąd wgląd w naturę układów gwiezdnych w naszej galaktyce” – zaznacza Brian Powell z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt.
.Jak twierdzą astronomowie, ponieważ Roman będzie monitorował światło setek milionów gwiazd w ramach jednego ze swoich głównych badań, pomoże znaleźć więcej obiektów, jak nowo odkryty potrójny układ gwiazd, w których wszystkie jego składowe zaćmiewają się nawzajem.
„Jesteśmy ciekawi, dlaczego nie znaleźliśmy takich układów gwiazd z jeszcze krótszymi zewnętrznymi okresami orbitalnymi. Roman powinien pomóc nam je znaleźć i przybliżyć nas do odkrycia, jakie mogą być ich ograniczenia” twierdzi Powell.
„Zanim naukowcy odkryli potrójne układy gwiazd zaćmieniowych, nie spodziewaliśmy się ich istnienia. Ale kiedy już je znaleźliśmy, pomyśleliśmy, czy może być ich więcej? Roman może również ujawnić nigdy wcześniej niewidziane kategorie systemów i obiektów, które zaskoczą astronomów” – podsumowuje Baja Observatory z University of Szeged na Węgrzech.
Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy
.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.
„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.
„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.
„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.
„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.
Oprac. EG
