eso1627is — Fréttatilkynning

Hvítur dvergur skýtur dularfullum geisla á rauðan dverg

27. júlí 2016

Stjörnufræðingar sem notuðu Very Large Telescope ESO og aðra sjónauka á Jörðinni og í geimnum hafa uppgötvað nýja og framandi gerð tvístirnis. Í AR Scorpii kerfinu er hvítur dvergur sem snýst hratt og hraðar rafeindum upp í því sem næst ljóshraða. Frá þessum háorkuögnum verða til geislablossar sem berja á fylgistjörnunni, sem er rauður dvergur, svo frá kerfinu öllu berst geislunarpúls frá útfjólubláu ljósi niður í útvarpsgeislun á 1,97 mínútna fresti. Niðurstöðurnar eru birtar í tímaritinu Nature hinn 28. júlí 2016.

Í maí 2015 rakst hópur stjörnuáhugamanna frá Þýskalandi, Belgíu og Bretlandi á stjörnukerfi sem hegðaði sér ólíkt öllum öðrum. Nánari athuganir undir forystu stjörnufræðinga við Warwick háskóla með sjónaukum á Jörðinni og í geimnum [1] leiddu í ljós raunverulegt eðli kerfisins.

Stjörnukerfið AR Scropii, eða Ar Sco, er í 380 ljósára fjarlægð frá Jörðinni í stjörnumerkinu Sporðdrekanum. Kerfið samanstendur af hvítum dverg, stjörnu á stærð við jörðina en inniheldur 200.000 sinnum meira efni og snýst geyislega hratt [2], og kaldri rauðri dvergstjörnu sem er um þriðjungur af massa sólar [3]. Saman snúast stjörnurnar hvor um aðra á 3,6 klukkustundum.

Þetta tvístirnakerfi hegðar sér nokkuð afbrigðilega. Hvíti dvergurinn í AR Sco er mjög segulmagnaður og snýst hratt og hraðar rafeindum upp í næstum ljóshraða. Þegar háorkuagnirnar þjóta um í geimnum verður til geisli eins og ljósgeisli frá vita sem lendir á yfirborði kalda rauða dvergsins og veldur því að kerfið allt lýsist upp og dofnar á 1,97 mínútna fresti. Geislunin frá þessum öflugu ljóspúlsum kemur meðal annars fram sem útvarpsbylgjur sem hafa aldrei áður hafa mælst frá hvítum dvergi.

„AR Scorpii fannst fyrir meira en 40 árum en eðli kerfisins kom ekki í ljós fyrr en við byrjuðum að fylgjast náið með því árið 2015. Okkur varð ljóst að við vorum að sjá eitthvað merkilegt fáeinum mínútum eftir að við hófum mælingarnar,“ sagði Tom Marsh, umsjónarmaður rannsóknarinnar og meðlimur í stjarneðlisfræðihópi Warwickháskóla.

Eiginleikar AR Sco eru einstakir og dularfullir. Geislunin nær yfir vítt tíðnisvið sem bendir til þess að um sé að ræða útgeislun frá rafeindum sem fá hröðun í segulsviði og hægt er að útskýra með snúningi hvíts dvergs í AR Sco. Uppruni rafeindanna sjálfra er aftur á móti ráðgáta — ekki er ljóst hvort þær tengist hvíta dvergnum sjálfum eða kaldari fylgistjörnunni.

AR Scorpii fannst upp úr 1970 en reglulegar birtubreytingar á 3,6 stunda fresti leiddu til þess að hún var flokkuð sem stök breytistjarna [4]. Raunveruleg ástæða birtubreytinganna kom ekki í ljós fyrr en stjörnuáhugamenn og stjörnufræðingar hófu að fylgjast náið með henni. Samskonar púlsar hafa áður sést stafa frá nifteindastjörnum — einhverjum þéttustu fyrirbærum sem vitað er um í alheiminum — en aldrei áður frá hvítum dvergum.

„Við höfum vitað af púlsandi nifteindastjörnum í hálfa öld en sumar kenningar spá fyrir um að hvítir dvergar geti hegðað sér á samskonar hátt. Það er mjög spennandi að hafa uppgötvað slíkt kerfi en þetta er líka frábært dæmi um samvinnu stjörnuáhugamanna og stjörnufræðinga,“ sagði Boris Gänsicke, meðhöfundur nýju rannsóknarinnar, einnig við Warwick háskóla.

Skýringar

[1] Mælingar voru gerðar með: Very Large Telescope (VLT) ESO í Cerro Paranal í Chile, William Herschel og Isaac Newton sjónaukum Isaac Newton Group of telescopes á spænsku eyjunni La Palma á Kanaríeyjum, Australia Telescope Compact Array við Paul Wild Observatory í Narrabri í Ástralíu, Hubble geimsjónauka NASA og ESA og Swift gervitungli NASA.

[2] Hvítir dvergar verða til við ævilok stjarna sem eru allt að átta sinnum efnismeiri en sólin okkar. Þegar vetnisbruni í kjarnanum er búinn breytist stjarnan og þenst út í rauða risastjörnu. Síðan dregst stjarnan saman og varpar frá sér ytri lögum sínum út í geiminn svo úr verður gas- og rykský. Í miðjunni situr eftir hvítur dvergur, leifar stjörnunnar á stærð við Jörðina en 200.000 sinnum þéttari. Ein matskeið af efni úr hvítum dverg vegi álíka mikið og fíll á Jörðinni.

[3] Þessi rauði dvergur er stjarna af M-gerð. M-stjörnur eru algengustu stjörnurnar í Harvard flokkunarkerfinu sem notar staka stafi til að flokka stjörnur eftir litrófum þeirra. Flokkarnir eru OBAFGM og oft er setningin Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me til að muna röðina.

[4] Breytistjarna breytir birtu sinni frá Jörðu séð. Birtubreytingarnar gætu verið vegna breytinga á innri eiginleikum stjörnunnar, til dæmis ef stjarnan þenst út og dregst saman, eða vegna annars fyrirbæris sem gengur reglulega fyrir stjörnuna. AR Scorpii var ranglega telin stök breytistjarna þar sem brautir stjarnanna tveggja valda líka reglulegum birtubreytingum.

Frekari upplýsingar

Rannsóknin var kynnt í greininni „A radio pulsing white dwarf binary star,“ eftir T. Mars o.fl. sem birtist í tímaritinu Nature hinn 28. júlí 2016.

Í rannsóknarteyminu eru T.R. Marsh (University of Warwick, Coventry, Bretland), B.T. Gänsicke (University of Warwick, Coventry, Bretland),  S. Hümmerich (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Þýskalandi; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), Bandaríkjunum) , F.-J. Hambsch (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Þýskalandi; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), USA; Vereniging Voor Sterrenkunde (VVS), Belgíu), K. Bernhard (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Þýskalandi; American Association of Variable Star Observers (AAVSO),Bandaríkjunum), C.Lloyd (University of Sussex, Bretland), E. Breedt (University of Warwick, Coventry, Bretland), E.R. Stanway (University of Warwick, Coventry, Bretland), D.T. Steeghs (University of Warwick, Coventry, Bretland), S.G. Parsons (Universidad de Valparaiso, Chile), O. Toloza (University of Warwick, Coventry, Bretland), M.R. Schreiber (Universidad de Valparaiso, Chile), P.G. Jonker (Netherlands Institute for Space Research, The Netherlands; Radboud University Nijmegen, Hollandi), J. van Roestel (Radboud University Nijmegen, Hollandi), T. Kupfer (California Institute of Technology, Bandaríkjunum), A.F. Pala (University of Warwick, Coventry, Bretland) , V.S. Dhillon (University of Sheffield, Bretland; Instituto de Astrofisica de Canarias, Spáni; Universidad de La Laguna, Spáni), L.K. Hardy (University of Warwick, Coventry, Bretland; University of Sheffield, Bretland), S.P. Littlefair (University of Sheffield, Bretland), A. Aungwerojwit (Naresuan University, Tælandi),  S. Arjyotha (Chiang Rai Rajabhat University, Tælandi), D. Koester (University of Kiel, Þýskalandi),  J.J. Bochinski (The Open University, Bretland), C.A. Haswell (The Open University, Bretland), P. Frank (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Þýskalandi) og P.J. Wheatley (University of Warwick, Coventry, Bretland).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Tom Marsh
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Sími: +44 24765 74739
Tölvupóstur: t.r.marsh@warwick.ac.uk

Boris Gänsicke
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Sími: +44 24765 74741
Tölvupóstur: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1627.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1627is
Nafn:AR Scorpii
Tegund:Milky Way : Star : Grouping : Binary
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2, HAWK-I, X-shooter
Science data:2016Natur.537..374M

Myndir

Artist’s impression of the exotic binary star system AR Scorpii
Artist’s impression of the exotic binary star system AR Scorpii
texti aðeins á ensku
AR Scorpii in the constellation of Scorpius
AR Scorpii in the constellation of Scorpius
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the sky around the exotic binary star system AR Scorpii
Wide-field view of the sky around the exotic binary star system AR Scorpii
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Artist’s impression video of the exotic binary star system AR Scorpii
Artist’s impression video of the exotic binary star system AR Scorpii
texti aðeins á ensku
Zooming in on the exotic binary star AR Scorpii
Zooming in on the exotic binary star AR Scorpii
texti aðeins á ensku

Sjá einnig