Przejdź do treści

Gwiezdny walc z dramatycznym zakończeniem

img

Astronomowie zidentyfikowali niezwykły obiekt niebieski. Prawdopodobnie jest to wynik połączenia dwóch gwiazd, które umarły dawno temu. Po miliardach lat, krążące wokół siebie dwa białe karły połączyły się i powstały z martwych. W niedalekiej przyszłości ich życie się skończy – z wielkim hukiem. 

Niezwykle rzadki produkt połączenia został odkryty przez naukowców z Uniwersytetu Moskiewskiego. Na zdjęciach wykonanych przez satelitę WISE znaleźli gazową mgławicę z jasną gwiazdą w środku. Co zaskakujące, mgławica emitowała prawie wyłącznie promieniowanie podczerwone i nie była widoczna w świetle widzialnym. To już sugerowało niezwykłe pochodzenie.

Na Uniwersytecie w Bonn przeanalizowano widmo promieniowania emitowanego przez mgławicę i jej gwiazdę centralną. W ten sposób naukowcy z Argelander Institute for Astronomy (AIfA) byli w stanie wykazać, że enigmatyczny obiekt niebieski nie zawiera ani wodoru, ani helu – cech charakterystycznych dla wnętrza białego karła. Gwiazdy takie jak nasze Słońce wytwarzają energię poprzez spalanie wodoru – fuzję jądrową wodoru. Gdy wodór zostanie zużyty, kontynuują one spalanie helu. Nie mogą nawet jednak stopić cięższych pierwiastków – ich masa jest niewystarczająca do wytworzenia niezbędnych wysokich temperatur. Gdy cały hel zostanie zużyty, procesy spalania ustają a gwiazdy ochładzają się i zmieniają w tzw. białe karły.

Zazwyczaj w tym momencie ich życie się kończy. Ale nie dla J005311 - tak naukowcy nazwali swoje znalezisko znajdujące się w konstelacji Kasjopei, 10 000 lat świetlnych stąd. „Zakładamy, że dwa białe karły powstały tam blisko siebie miliardy lat temu. Krążyły wokół siebie tworząc egzotyczne zaburzenia czasoprzestrzeni, zwane falami grawitacyjnymi” - wyjaśnia prof. dr Norbert Langer z AIfA. W procesie tym gwiazdy stopniowo traciły energię, a odległość między nimi coraz bardziej malała, aż w końcu się połączyły.

Teraz ich całkowita masa była wystarczająca do stopienia pierwiastków cięższych niż wodór i hel. Gwiezdny piec znów zaczął płonąć. „Takie wydarzenie jest niezwykle rzadkie. Prawdopodobnie w Drodze Mlecznej nie ma nawet pół tuzina takich obiektów a my odkryliśmy jeden z nich” - mówi Gräfener.

To niesamowite szczęście. Niemniej jednak naukowcy są przekonani, że mają rację w interpretacji. Po pierwsze gwiazda w mgławicy świeci 40 000 jaśniej niż Słońce i znacznie jaśniej, niż przeciętny biały karzeł. Ponadto widma wskazują, że J005311 emituje niezwykle silny wiatr gwiazdowy - strumień materii emitowany z powierzchni gwiazdy. Do napędzania wiatru służy promieniowanie generowane podczas procesu spalania. Przy prędkości 16 000 km/s wiatr emitowany przez J005311 jest tak szybki, że ten czynnik nie wystarczy, aby wyjaśnić takie prędkości. Jednak oczekuje się, że połączone białe karły będą miały bardzo silne rotujące pole magnetyczne. „Nasze symulacje pokazują, że pole to działa jak olbrzymia turbina, która dodatkowo przyspiesza wiatr gwiazdowy” - mówi Gräfener.

Niestety, nowe życie J005311 nie potrwa zbyt długo. W ciągu zaledwie kilku tysięcy lat gwiazda przekształci wszystkie pierwiastki w żelazo i ponownie zniknie. Ponieważ jego masa wzrosła powyżej granicy 1,4 masy Słońca, gwiazdę czeka wyjątkowy los. Zapadnie się ona pod wpływem własnej grawitacji. W tym samym czasie elektrony i protony tworzące jej masę połączą się w neutrony. Powstała w ten sposób gwiazda neutronowa będzie miała tylko ułamek swojego poprzedniego rozmiaru, zaledwie kilka kilometrów średnicy, jednocześnie ważąc więcej, niż cały Układ Słoneczny.  

J005311 nie odejdzie jednak po cichu. Jej śmierci będzie towarzyszyć ogromny huk, tzw. wybuch supernowej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Stellar waltz with dramatic ending

A massive white-dwarf merger product before final collapse

Źródło: Uniwersytet Bonn

Na zdjęciu: Obraz w podczerwieni mgławicy J005311. Źródło: Vasilii Gvaramadse/Moscow University.