Forskere identificerer en sjælden magnetisk propel i et binært stjernesystem

Forskere ved University of Notre Dame har identificeret den første formørkende magnetiske propel i et kataklysmisk variabelt stjernesystem, ifølge forskning, der kommer i Astrofysisk tidsskrift .

Stjernesystemet, benævnt J0240, er kun den anden af ​​sin slags på rekord. Den blev identificeret i 2020 som en usædvanlig kataklysmisk variabel - et binært system bestående af en hvid dværgstjerne og en massedonerende rød stjerne. Normalt, den kompakte hvide dværgstjerne opsamler den donerede gas og vokser i masse. I J0240, imidlertid, den hurtigt roterende, magnetisk hvid dværg afviser donorens gas og driver den ud af det binære system.

"Det kræver en hurtigt roterende dværg med et stærkt magnetfelt for at skabe en propel, sagde Peter Garnavich, professor i astrofysik og kosmologisk fysik og formand for Institut for Fysik ved Notre Dame, og hovedforfatter af undersøgelsen, der fremlagde bevis for propelsystemet. "Normalt, gas, der kommer ud af donorstjernen, vil lande på den hvide dværg. Det er lige så almindeligt som sand på en strand. Men i en magnetisk propel, gassen udstødes fra binæren i et bredt spiralmønster - som en plænesprinkler, der vander din have."

Hvide dværge er de tætte rester af lavmassestjerner som vores sol, som videnskabsmænd siger vil udvikle sig til en hvid dværg om yderligere fem milliarder år eller deromkring. Uden en ledsagerstjerne, imidlertid, solen vil aldrig være en del af et kataklysmisk variabelt system.

Den eneste anden kataklysmiske variabel, der ligner J0240, er AE Aquarii, et binært stjernesystem kendt siden 1950'erne og menes også at være et magnetisk propelsystem. Omvendt J0240 er observeret tæt på det binære baneplan, hvilket betyder, at gassen, der udstødes fra systemet, ses silhuet mod stjernernes lys. Dette er det første direkte bevis på, at en magnetisk propel udstøder den røde stjernes donerede gas.

"Det unikke ved systemet er, at vi faktisk kan se klatter af gas, når de skydes ud af propellen, " sagde Garnavich. "Den gas blokerer noget af lyset fra begge stjerner, og vi kan direkte se den absorption i vores data."

Garnavichs hold begyndte observationer ved Large Binocular Telescope i Safford, Arizona, hvor forskerne var i stand til at registrere forekomsten af ​​udbrud og formørkelser, der illustrerede den hvide dværgstjernes hurtige rotation, og magnetfeltets træk - som udstøder indkommende gasser, der ellers ville blive tilføjet stjernen, men i stedet skaber en spiral af gas, der udvider sig væk fra de to stjerner.

"Jo mere vi observerede stjernen, jo mere spændende så det ud, " sagde Garnavich. Holdet indsamlede observationer i september, Oktober og november 2020. Data indsamlet i september fangede den første halvdel af J0240's kredsløb. I oktober, holdet erobrede anden halvleg.

"De blusser, vi ser, er minieksplosioner, der blæser gas af med 6 millioner miles i timen, eller 1 procent af lysets hastighed, " han sagde.

Afbrændingen forsvinder, når den røde ledsager kommer i vejen under en formørkelse. Fra tidspunktet for formørkelserne, holdet var i stand til at lokalisere flammernes placering. "Afbrændingen kommer fra meget tæt på den kompakte ledsager, sandsynligvis fra det slag, gassen modtager, når den nærmer sig det hurtigt roterende magnetfelt, " sagde Garnavich.

Garnavich håber at lære meget mere af J0240-binæren fra yderligere observationer. En af de store ubekendte er den hvide dværgs spinperiode, som holdet ikke var i stand til at opdage. "Propellens energi kommer fra den snurrende hvide dværg, så vi forventer, at spin-hastigheden vil aftage over tid. Når det løber ned, propellen vil stoppe, og systemet vil ligne en almindelig kataklysmisk variabel, " sagde Garnavich.

"Det største spørgsmål er præcis, hvordan kommer man ind i denne tilstand, " sagde han. "Det er en meget kortvarig fase, hvor du har en magnetisk hvid dværg, der spinder omtrent lige så hurtigt, som den kan spinde uden faktisk at flyve fra hinanden. At snurre så hurtigt med et stærkt magnetfelt – det ser ud til, at det ikke bare kan være tilfældigt."