Dråbestjerne afslører skjult supernova-dom

Astronomer har gjort det sjældne syn af to stjerner, der spiraler mod deres undergang, ved at spotte de afslørende tegn på en dråbeformet stjerne.

Den tragiske form er forårsaget af en massiv nærliggende hvid dværg, der forvrænger stjernen med dens intense tyngdekraft, som også vil være katalysatoren for en eventuel supernova, der vil forbruge begge dele. Fundet af et internationalt hold af astronomer og astrofysikere ledet af University of Warwick, det er et af kun meget få antal stjernesystemer, der er blevet opdaget, og som en dag vil se en hvid dværgstjerne genantænde sin kerne.

Ny forskning offentliggjort af holdet i dag i Natur astronomi bekræfter, at de to stjerner er i de tidlige stadier af en spiral, der sandsynligvis vil ende i en Type Ia supernova, en type, der hjælper astronomer med at bestemme, hvor hurtigt universet udvider sig.

Denne forskning modtog støtte fra Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) og Science and Technology Facilities Council, en del af UK Research and Innovation.

HD265435 er placeret omkring 1, 500 lysår væk og omfatter en varm underdværgstjerne og en hvid dværgstjerne, der kredser tæt om hinanden med en hastighed på omkring 100 minutter. Hvide dværge er 'døde' stjerner, der har brændt alt deres brændstof ud og kollapset i sig selv, hvilket gør dem små, men ekstremt tætte.

En type Ia supernova menes generelt at opstå, når en hvid dværgstjernes kerne genopstår, fører til en termonuklear eksplosion. Der er to scenarier, hvor dette kan ske. Først og fremmest, den hvide dværg får nok masse til at nå 1,4 gange vores sols masse, kendt som Chandrasekhar-grænsen. HD265435 passer ind i det andet scenarie, hvor den samlede masse af et tæt stjernesystem af flere stjerner er tæt på eller over denne grænse. Kun en håndfuld andre stjernesystemer er blevet opdaget, som vil nå denne tærskel og resultere i en Type Ia supernova.

Hovedforfatter Dr. Ingrid Pelisoli fra University of Warwick Department of Physics, og tidligere tilknyttet University of Potsdam, forklarer:"Vi ved ikke præcis, hvordan disse supernovaer eksploderer, men vi ved, at det skal ske, fordi vi ser det ske andre steder i universet.

"En måde er, hvis den hvide dværg samler nok masse fra den varme underdværg, så da de to kredser om hinanden og kommer tættere på, stof vil begynde at undslippe den varme underdværg og falde ned på den hvide dværg. En anden måde er, at fordi de mister energi til gravitationsbølgeemissioner, de vil komme tættere på, indtil de smelter sammen. Når den hvide dværg får nok masse fra begge metoder, det vil blive supernova."

Ved at bruge data fra NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), holdet var i stand til at observere den varme underdværg, men ikke den hvide dværg, da den varme underdværg er meget lysere. Imidlertid, at lysstyrken varierer over tid, hvilket tydede på, at stjernen blev forvrænget til en dråbeform af et nærliggende massivt objekt. Ved hjælp af målinger af radial hastighed og rotationshastighed fra Palomar Observatory og W. M. Keck Observatory, og ved at modellere det massive objekts effekt på den varme underdværg, astronomerne kunne bekræfte, at den skjulte hvide dværg er lige så tung som vores sol, men kun lidt mindre end Jordens radius.

Kombineret med massen af ​​den varme underdværg, som er lidt over 0,6 gange vores sols masse, begge stjerner har den nødvendige masse til at forårsage en Type Ia supernova. Da de to stjerner allerede er tæt nok til at begynde at spiralere tættere sammen, den hvide dværg vil uundgåeligt blive supernova om omkring 70 millioner år. Teoretiske modeller produceret specifikt til denne undersøgelse forudsiger, at den varme underdværg også vil trække sig sammen til at blive en hvid dværgstjerne, før den smelter sammen med dens ledsager.

Type Ia supernovaer er vigtige for kosmologien som 'standardlys'. Deres lysstyrke er konstant og af en bestemt type lys, hvilket betyder, at astronomer kan sammenligne, hvilken lysstyrke de burde være med, hvad vi observerer på Jorden, og ud fra det regne ud, hvor langt de er med en god grad af nøjagtighed. Ved at observere supernovaer i fjerne galakser, astronomer kombinerer, hvad de ved om, hvor hurtigt denne galakse bevæger sig, med vores afstand fra supernovaen og beregner universets udvidelse.

Dr. Pelisoli tilføjer:"Jo mere vi forstår, hvordan supernovaer virker, jo bedre kan vi kalibrere vores standard stearinlys. Dette er meget vigtigt i øjeblikket, fordi der er en uoverensstemmelse mellem, hvad vi får fra denne form for standardlys, og hvad vi får gennem andre metoder.

"Jo mere vi forstår, hvordan supernovaer dannes, jo bedre kan vi forstå, om denne uoverensstemmelse, vi ser, skyldes ny fysik, som vi ikke kender til og ikke tager højde for, eller simpelthen fordi vi undervurderer usikkerheden i disse afstande.

"Der er en anden uoverensstemmelse mellem den estimerede og observerede galaktiske supernovahastighed, og antallet af forfædre, vi ser. Vi kan vurdere, hvor mange supernovaer der vil være i vores galakse ved at observere mange galakser, eller gennem hvad vi kender fra stjernernes evolution, og dette tal stemmer overens. Men hvis vi leder efter objekter, der kan blive supernovaer, vi har ikke nok. Denne opdagelse var meget nyttig til at give et skøn over, hvad en varm subdværg og hvid dværg binære kan bidrage med. Det ser stadig ikke ud til at være meget, ingen af ​​de kanaler, vi observerede, ser ud til at være nok."