Gandalf i Veliki kao Mesec: Naučnici identifikuju novu klasu zvezdanih ostataka

Očekuje se da će za oko 5 do 8 milijardi godina naše Sunce postati beli patuljak — izuzetno gust zvezdani ostatak sa veličinom Zemlje koji je potrošio svoje gorivo i odbacio svoj spoljašnji sloj.

Međutim, dok je naše Sunce usamljena zvezda, istraživanje tokom poslednjih 15 godina pokazuje da su binarni ili multizvezdani sistemi mnogo češći nego što su astronomi mislili. Kad je gust i kompaktan ostatak poput belog patuljka uključen u binarni sistem, često "otima" materijal od svoje prateće zvezde. Ovaj proces, nazvan akrecija, obično emituje rendgenske zrake kao „karakterističan“ signal.

Preporučujemo

Naučnici iz Instituta za nauku i tehnologiju Austrije (ISTA) sad potvrđuju detekciju rendgenskog signala kod ne samo jednog, već dva izolovana objekta. Visokomagnetični i brzo rotirajući, ova dva objekta su „ostaci spajanja“, oba formirana kao rezultat silovitog kosmičkog sudara. Emitujući rendgenske zrake u odsustvu saputnika, oni sad čine novu klasu.

Gandalf – gospodar poluprstenova?

Gandalf nije baš novo otkriće. Ranije je klasifikovan kao zanimljiv objekat zbog signala koji ukazuju na prisustvo materijala oko njega.

„Prvobitno smo mislili da je to binarni sistem“, kažu naučnici. „Pri ekstremno visokom nivou magnetizma, njegova vrtnja bi trebalo da bude sinhronizovana sa orbitom njegovog pratioca, slično kao rotacija Zemlje sa orbitom Meseca“. Međutim, najbrži period orbite dosad zabeležen je 80 minuta. S druge strane, Gandalf se obrće oko svoje ose svakih šest minuta. Ovo je samo jedna od njegovih zagonetnih odlika.

Da je Gandalf deo binarnog sistema, bio bi vrlo nesinhronizovan, što bi ga možda činilo još zagonetnijim. Međutim, saputnik nikad nije pronađen. Dakle, odakle potiče cirkumstelarni materijal?

Istraživači su upotrebili optičke emisione spektre, opservacionu tehniku uveliko prisutnu u astronomiji. „Videli smo emisione spektre vodonika koji obično ukazuju na prisustvo diska materijala oko ostatka spajanja. Međutim, ispitujući signal pažljivije, shvatili smo da alternira između dve najviše tačke tokom šestominutnog perioda rotacije“.

Ovo neobično zapažanje odgovara postojanju poluprstena materijala koji kruži oko zvezde. „Ništa slično tome nismo ranije videli kod belog patuljka“, kažu istraživači. Da bi materijal koji okružuje ostatak spajanja bio asimetrično zarobljen u konfiguraciji poluprstena, objekat mora imati jako i asimetrično magnetno polje.

Treba napomenuti da su beli patuljci slične starosti i evolucionog stadijuma tipično nemagnetični. Dok su visokomagnetični ostaci u vidu belih patuljaka već izuzetak, Gandalf je sad jedan od samo dva poznata ostatka spajanja koja imaju asimetričnu magnetizaciju. Svi ovi zagonetni momenti su razlog zašto je ovaj zvezdani objekat nazvan po čuvenom liku iz Tolkinovih romana koji voli da se izražava zagonetno.

Veliki kao Mesec — Gandalfov razvijeniji blizanac?

Iako nije pronađen pratilac za Gandalfa, ipak bi mogao imati „blizanca“ u potpuno drugoj oblasti univerzuma. Otkriven 2021. godine, beli patuljak nazvan "Veliki kao Mesec“ pokazivao je niz specifičnih svojstava. Pored toga što je bio vrlo visokomagnetičan i rotirao veoma brzo, takođe je imao masu kao Sunce sa veličinom poput Mesečeve — ili malo većom, što pokazuju novi dokazi.

Astronomi su otkrili da objekti dele pet posebnih karakteristika. Pored toga što su ultramasivni, visokomagnetični i veoma brzo rotirajući, ova dva ostatka su takođe bez saputnika i oba emituju rendgenske zrake. Stoga su predloženi kao dva člana nove klase ostataka.

Međutim, dva objekta se takođe značajno razlikuju. Za razliku od Gandalfa, Veliki kao Mesec ne pokazuje znake okružujućeg materijala. Osim toga, dok je Gandalf rezultat sudara koji se dogodio pre 60 do 70 miliona godina, Veliki kao Mesec je sedam do osam puta stariji, pošto se njegov događaj spajanja desio pre oko 500 miliona godina. Još jedna važna razlika je da su Gandalfove rendgenske emisije 100 puta sjajnije, što sugeriše da bi Veliki kao Mesec mogao biti stariji, razvijeniji „blizanac“ koji možda gubi svoj izvor rendgenskih zraka.

Astronomi se slažu da je verovatnije da je objekat uobičajeniji ako nam je bliže u univerzumu. Ipak, bilo koji novi objekat može izazvati interesovanje.

„Ako pronađemo jedan novi objekat u univerzuma, kolike su šanse da je on jedini? Obično je jedan zvezdani objekat sa novim karakteristikama više nego dovoljan da počnemo da tražimo slične. Međutim, sad smo pronašli dva objekta sa pet zajedničkih karakteristika. To je dosta za novu klasu zvezdanih ostataka", kažu istraživači.

Oni predlažu nekoliko scenarija kako bi objasnili svoje nalaze, naročito izvor rendgenskih zraka. U prvom scenariju, visokomagnetizovana zvezda bi mogla da rotira dovoljno brzo da generiše moćnu silu koja izvlači materijal iz sebe same. Ovaj scenario uzima u obzir samo belog patuljka, a ne materijal koji potiče izvan zvezdanog ostatka. Scenario je poznat kod visokomagnetizovanih neutronskih zvezda zvanih pulsari, iako nikad nije modeliran u slučaju belog patuljka.

U drugom scenariju — koji uključuje „priliv“ materijala — kažu da se „zaostali trag“ materijala koji potiče iz događaja spajanja možda nije u potpunosti spojio sa zvezdanim ostatkom nakon eksplozije. Orbitirajući oko ostatka spajanja sa visokim ekscentricitetom — što znači da se udaljava po velikoj orbiti, daleko od zvezde, pre nego što se vrati blizu — ovaj trag bi mogao da "pada" na ostatak tokom stotina miliona godina.

U trećem scenariju se istražuje još jedan izvor „priliva“ spoljnog materijala. Znamo da je trećina belih patuljaka „zagađena“, kažu naučnici. Toliko su gusti da se očekuje da spoljni materijal padne na njih. Dok Gandalf pokazuje neke znake zagađenja, verovatno materijalima bogatim ugljenikom ili silicijumom, nisu detektovani takvi signali od znatno starijeg belog patuljka Veliki kao Mesec. „Ovaj scenario se čini manje verovatnim jer ne objašnjava u potpunosti zašto vidimo rendgenske zrake kod oba objekta“.

Iako su dobijeni ključni uvidi, potrebno je dalje istraživanje da bi se razumelo kako bi ove zvezde mogle uticati na svoje planetarne sisteme. „Dva objekta koja smo dosad identifikovali imaju mnogo sličnosti, ali i razlike. Pronalaženje više takvih ostataka pomoći će nam u isključivanju scenarija i možda u pronalaženju potpuno drugih objašnjenja“, kažu istraživači.

Zasad ostaje izazov da se utvrdi da li je bilo koji od pet preklapajućih parametara odlučujući za pripadnost novoj klasi.

(Telegraf Nauka/Phys.org)