En meget sjælden opdagelse:Mislykket stjerne kredser om en død stjerne hvert 71. minut

Et internationalt hold af astronomer, der bruger data fra det foryngede Kepler-rumteleskop, har opdaget en sjælden perle:Et binært system bestående af en mislykket stjerne, også kendt som en brun dværg, og resten af ​​en død stjerne kendt som en hvid dværg. Og en af ​​de egenskaber, der gør dette binære så bemærkelsesværdigt, er, at omløbsperioden for de to objekter kun er 71,2 minutter. Det betyder, at stjernernes hastigheder, når de kredser om hinanden, er omkring 100 km/sek. (en hastighed, der ville give dig mulighed for at rejse over Atlanten på mindre end et minut). Ved at bruge fem forskellige jordbaserede teleskoper på tværs af tre kontinenter, holdet var i stand til at udlede, at dette dobbeltsystem består af en mislykket stjerne med en masse på omkring 6,7 % af Solens (svarende til 67 Jupiter-masser) og en hvid dværg, der har en masse på omkring 40 % af solens masse. De har også fastslået, at den hvide dværg vil begynde at kannibalisere den brune dværg om mindre end 250 millioner år, hvilket gør denne binære variabel til den korteste periode før-katalysmiske variabel, der nogensinde er blevet opdaget.

Den varme hvide dværgstjerne var oprindeligt blevet identificeret af SDSS som WD1202-024 og blev anset for at være en isoleret stjerne. At det faktisk er medlem af en meget tæt 71-minutters binær blev annonceret af Dr. Lorne Nelson fra Bishop's University på det halvårlige møde i American Astronomical Society i Austin, TX den 6. juni (se linket til højre for en sammenkædet version af pressekonferencens webcast). Dr. Saul Rappaport (M.I.T.) og Andrew Vanderburg (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics) analyserede lyskurverne for mere end 28, 000 K2 mål, da en observation fangede deres opmærksomhed. I modsætning til transit af exoplaneter, der passerer foran deres værtsstjerner og forårsager en lille dæmpning af stjernens lysstyrke, denne lyskurve viste rimeligt dybe og brede formørkelser med et sinusformet bidrag til lysstyrken mellem formørkelser, der menes at skyldes en belysning af den kølige komponent af den meget varmere hvide dværg.

Holdet udtænkte hurtigt en model for binæren, der viste, at den var i overensstemmelse med en varm hvid dværg bestående af helium, der blev formørket af en meget køligere og lavere masse brun dværg-ledsager, der ses næsten på kanten.

Men der var nogle store spørgsmål tilbage. Som Lorne Nelson sagde, "Vi havde konstrueret en robust model, men vi var stadig nødt til at tage fat på 'det store billede'-spørgsmål, såsom hvordan dette system blev dannet, og hvad der ville være dets ultimative skæbne." For at løse dette spørgsmål brugte holdet sofistikerede computermodeller til at simulere dannelsen og udviklingen af ​​WD1202. Ifølge deres scenarie, den primordiale binære bestod af en almindelig stjerne på 1,25 solmasse og en brun dværg, der var i en 150 dages kredsløb med hinanden. Stjernen udvidede sig, efterhånden som den ældes og blev til en rød kæmpe, der derefter opslugte sin brune dværgkammerat. Som Nelson forklarer, "Det ligner en æggepisker-effekt. Den brune dværg spiraler ind mod midten af ​​den røde kæmpe og får det meste af massen af ​​den røde kæmpe til at blive løftet af kernen og udstødt. Resultatet er en brun dværg i en ekstraordinær stram, kortvarig kredsløb med kæmpens varme heliumkerne. Den kerne afkøles derefter og bliver den hvide dværg, som vi observerer i dag." Ifølge deres beregninger, den primordiale binære blev dannet for omkring 3 milliarder år siden, og den fælles kappefase fandt sted relativt nylig, omkring 50 millioner år siden.

Så hvad vil der ske i fremtiden? Holdet mener, at emissionen af ​​gravitationsbølger vil udtømme den binære orbitale energi, således at om omkring 250 millioner år (eller mindre), adskillelsen mellem den hvide dværg og den brune dværg vil være så lille, at den brune dværg vil begynde at blive kannibaliseret af sin hvide dværg-nabo. Når dette sker, den binære vil udvise alle karakteristika for en kataklysmisk variabel (CV), såsom en flimrende lyskurve på grund af tilvækst fra en disk, der omgiver den hvide dværg. Af denne grund, holdet mener, at WD1202-systemet med rette kan omtales som den korteste periode før CV, der er blevet opdaget til dato.

Denne undersøgelse er blevet indsendt til Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society som et papir med titlen "WD 1202-024:The Shortest-Period Pre-Cataclysmic Variable".

WD1202-024 blev uafhængigt opdaget af en gruppe, der inkluderer Steven Parsons (U. Sheffield). Efter gensidig aftale, begge opdagelsespapirer blev indsendt samtidigt til Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society (preprint:arxiv.org/abs/1705.05856) i maj 2017. Deres konklusioner vedrørende egenskaberne af WD1202 svarer til dem, der præsenteres i denne artikel.