eso1540nb — Pressemelding

To stjerners siste kyss før katastrofen

VLT har funnet den varmeste og mest massive kontakt-dobbeltstjerne

21. oktober 2015

Takket være ESOs Very Large Telescope har et internasjonalt astronomteam oppdaget den varmeste og mest massive dobbeltstjerne der komponentene ligger så tett at de faktisk berører hverandre. De to stjernene i det spesielle systemet VFTS 352 kan være på vei mot en dramatisk slutt, der de enten smelter sammen til én enkelt kjempestjerne eller danner to sorte hull.

Dobbeltstjernesystemet VFTS 352 [1] holder til om lag 160 000 lysår unna i den velkjente Tarantelltåken. Denne bemerkelsesverdige regionen er den mest aktive stjernefødestue astronomene kjenner til i det nære univers. Nye observasjoner gjort med ESOs Very Large Telescope (VLT) [2] har avdekket at dette unge stjerneparet er av det ekstreme og høyst underlige slaget.

VFTS 352 består av to svært varme, lyssterke og massive stjerner som kretser rundt hverandre (eller rettere sagt rundt sitt felles massesenter) med en periode på litt over et døgn [3]. Avstanden mellom stjernenes respektive sentrum er kun 12 millioner kilometer. Stjernene er faktisk så nære hverandre at overflatene deres overlapper og danner en bro mellom dem. Systemet tilhører en liten gruppe objekter som på engelsk kalles «overcontact binaries», hvilket på norsk kan oversettes med overkontakt-dobbeltstjerner. VFTS 352 er den aller mest massive dobbeltstjerne av denne typen (den samlede massen er ca. 57 ganger Solas), i tillegg til at den inneholder de varmeste komponentene (overflatetemperaturen er over 40 000 grader Celsius).

Ekstreme stjerner som de to i VFTS 352 spiller en avgjørende rolle i galaksenes utvikling. De antas dessuten å stå for det meste av produksjonen av tyngre grunnstoffer som f.eks. oksygen. Slike dobbeltstjerner settes også i forbindelse med eksotiske fenomener som såkalte vampyrstjerner, der en mindre kompanjong suger til seg materie fra overflaten til sin større nabo (se f.eks. eso1230).

I tilfellet med VFTS 352 har imidlertid de to stjernene nesten like stor masse. Materialet trekkes derfor ikke fra den ene til den andre, men deles i stedet broderlig [4]. Man har beregnet at hver stjernekomponent i VFTS 352 deler omtrent 30 prosent av materialet sitt med den andre.

Dobbeltstjernesystemer à la VFTS 352 er svært sjeldne og vanskelige å oppdage fordi denne fasen i stjernenes liv er så kortvarig. Siden stjernene er så nære hverandre, virker det sterke tidevannskrefter mellom dem. Forskere tror at materialet i stjernenes indre derfor mikses ekstra godt sammenlignet med situasjonen for «enslige» stjerner.

«VFTS 352 er det beste eksempelet vi per dags dato har på en varm og massiv dobbeltstjerne der denne type indre blanding trolig foregår,» forklarer hovedforfatter Leonardo A. Almeida ved Universitetet i São Paulo i Brasil. «I så måte er dette et fascinerende og viktig funn.»

Astronomene ser for seg to mulige skjebner for VFTS 352. Begge er katastrofale. Den første sier at de to stjernene vil smelte helt sammen, noe som sannsynligvis vil resultere i én enorm stjerne med rask rotasjon og muligens et meget sterkt magnetfelt. «Hvis denne kjempestjernen fortsetter å rotere hurtig, kan det hende den avslutter livet i en av universets kraftigste eksplosjoner, et såkalt langvarig gammaglimt,» [5] sier lederen for forskningsprosjektet, Hugues Sana ved Universitetet i Leuven i Belgia.

Den andre muligheten forklarer teamets ledende teoretiske astrofysiker, Selma de Mink ved Universitetet i Amsterdam: «Dersom materialet inni stjernene blandes godt nok, vil begge forbli noenlunde kompakte og dermed kanskje unngå å smelte sammen. I så fall vil den videre utviklingshistorien være helt forskjellig fra den vi finner i klassisk stjerneutviklingsteori. Trolig vil komponentene i VFTS 352 omsider eksplodere som supernovaer og deretter danne et system bestående av to sorte hull. Det vil i så fall gi opphav til kraftige gravitasjonsbølger.»

Et entydig bevis for sistnevnte alternativ [6] ville være et stort gjennombrudd for astronomer som jobber med stjerneutvikling. Men uansett hvilken skjebne som faktisk venter VFTS 352, har oppdagelsen allerede gitt forskere nyttig innsikt i de ellers dårlig forståtte utviklingsprosesser som gjelder for slike massive og ekstremt tette dobbeltstjernesystemer.

Fotnoter

[1] Objektets navn indikerer at det ble observert i forbindelse med himmelkartleggingen VLT-FLAMES Tarantula Survey (forkortet VFTS), som ved hjelp av FLAMES- og GIRAFFE-instrumentene på ESOs Very Large Telescope (VLT) har undersøkt mer enn 900 stjerner i 30 Doradus-regionen i Store magellanske sky. Kartleggingen har allerede gitt mange spennende og viktige resultater, deriblant oppdagelsen av en stjerne med rekordrask rotasjon (eso1147) og en isolert og ekstremt massiv stjerne (eso1117). Funnene hjelper forskerne med å gi svar på en rekke grunnleggende spørsmål om hvordan massive stjerner påvirkes av rotasjon så vel som å høre til i dobbeltstjernesystemer eller tette stjernehoper.

[2] Studien benyttet seg også av målinger av VFTS 352s lysstyrke over en periode på tolv år. Disse dataene ble samlet inn i forbindelse med OGLE-prosjektet.

[3] Begge komponenter er klassifisert som O-stjerner. Slike stjerner er typisk mellom 15 og 80 ganger mer massive og opptil en million ganger mer lyssterke enn vår egen sol. De har svært høye overflatetemperaturer – over 30 000 grader – og skinner med et intenst blåhvitt lys.

[4] Området rundt en stjerne der omliggende materiale er gravitasjonelt bundet til sin vertsstjerne og ikke kan unnslippe, kalles for Roche-loben. I tette, overkontakt-dobbeltstjerner som VFTS 352 fyller begge stjernene hele deres respektive Roche-lobe.

[5] Gammaglimt (på engelsk gamma-ray burst, GRB) er utbrudd av høyenergetisk gammastråling, som registreres av satellitter i bane rundt Jorda. De kommer i to varianter, nærmere bestemt korte og lange gammaglimt, med varighet på henholdsvis kortere og lengre enn et par sekunder. Lange gammaglimt er de vanligste, og man tror de oppstår når massive stjerner dør. De settes ofte i forbindelse med en type spesielt voldsomme supernovaeksplosjoner.

[6] Einsteins generelle relativitetsteori forutsier eksistensen av gravitasjonsbølger – krusninger i det firedimensjonale tidrommet. Gravitasjonsbølger av registrerbar styrke produseres når det forekommer svært sterke og hurtige variasjoner i sterke gravitasjonsfelt, slik som når to sorte hull kolliderer og smelter sammen.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Astrophysical Journal: «Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing» av L. Almeida et al.

Forskerteamet består av L.A. Almeida (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA; Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, Brasil), H. Sana (STScI, Baltimore, Maryland, USA; KU Leuven, Belgia), S.E. de Mink (University of Amsterdam, Nederland), F. Tramper (University of Amsterdam, Nederland), I. Soszynski (Warsaw University Observatory, Polen), N. Langer (Universität Bonn, Tyskland), R.H. Barba (Universidad de La Serena, Chile), M. Cantiello (University of California, Santa Barbara, USA), A. Damineli (Universidade de São Paulo, Brasil), A. de Koter (University of Amsterdam, Nederland; Universiteit Leuven, Nederland), M. Garcia (Centro de Astrobiologa [INTA-CSIC], Spania), G. Gräfener (Armagh Observatory, Storbritannia), A. Herrero (Instituto de Astrofsica de Canarias, Spania; Universidad de La Laguna, Spania), I. Howarth (University College London, Storbritannia), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Spania), C. Norman (Johns Hopkins University, USA), O.H. Ramírez-Agudelo (University of Amsterdam, Nederland) og J.S. Vink (Armagh Observatory, Storbritannia).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Leonardo Almeida
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG/USP)
São Paulo, Brazil
Tlf.: +55 011 3091 2818
E-post: leonardodealmeida.andrade@gmail.com

Hugues Sana
University of Leuven
Leuven, Belgium
Tlf.: +32 (0) 16 32 19 36
E-post: hugues.sana@kuleuven.be

Selma de Mink
University of Amsterdam
Amsterdam, The Netherlands
Tlf.: +31 (0) 6 11 12 15 13
E-post: S.E.deMink@uva.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1540 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1540nb
Navn:VFTS 352
Type:Local Universe : Star : Grouping : Multiple
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FLAMES
Science data:2015ApJ...812..102A

Bilder

Kunstnerisk framstilling av den varmeste og mest massive kontakt-dobbeltstjerne
Kunstnerisk framstilling av den varmeste og mest massive kontakt-dobbeltstjerne
Posisjonen til VFTS 352 i Store magellanske sky
Posisjonen til VFTS 352 i Store magellanske sky

Videoer

Kunstnerisk framstilling av den varmeste og mest massive kontakt-dobbeltstjerne
Kunstnerisk framstilling av den varmeste og mest massive kontakt-dobbeltstjerne
Zoom inn på dobbeltstjernesystemet VFTS 352
Zoom inn på dobbeltstjernesystemet VFTS 352
Fulldome artist’s impression of the hottest and most massive touching double star
Fulldome artist’s impression of the hottest and most massive touching double star
kun på engelsk

Se også