eso1627nb — Pressemelding

Hvit dverg pisker rød dverg med mystisk stråle

27. juli 2016

Astronomer har oppdaget en ny type eksotisk dobbeltstjerne ved hjelp av ESOs Very Large Telescope og andre teleskoper på bakken og i rommet. I AR Scorpii-systemet sørger en hurtigroterende hvit dvergstjerne for å akselerere elektroner opp til nesten lysets hastighet. Disse høyenergetiske partiklene genererer kraftig stråling som regelmessig sveiper over kompanjongen, en rød dvergstjerne, slik at hele systemet pulserer kraftig. Variasjonene har en periode på 1,97 minutter og registreres på bølgelengder som strekker seg fra kortbølget ultrafiolett lys til langbølget radiostråling. Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature 28. juli 2016.

I mai 2015 kom en gruppe tyske, belgiske og britiske amatørastronomer over et stjernesystem som oppførte seg på en måte de aldri tidligere hadde sett. Oppfølgingsobservasjoner, ledet av Universitetet i Warwick og utført med en rekke bakkebaserte og rombaserte teleskoper [1], har nå avdekket den sanne naturen til dette tidligere feilidentifiserte systemet.

Stjernesystemet heter AR Scorpii, ofte forkortet AR Sco, og ligger 380 lysår unna Jorda, i stjernebildet Skorpionen. Det består av en hurtigroterende hvit dverg [2] og en kald rød dverg [3], som kretser rundt hverandre med en stabil periode på 3,6 timer. Den hvite dvergen er omtrent like stor som Jorda, men inneholder hele 200 000 ganger mer masse. Det tilsvarer rundt to tredeler av Solas masse. Den røde dvergen er på sin side omtrent en tredel så massiv som Sola.

Dette dobbeltstjernesystemet har en særegen og brutal oppførsel. Den svært magnetiske og hurtigroterende hvite dvergen akselererer elektroner til oppimot lysets hastighet. De høyenergetiske partiklene produserer intens stråling som sveiper over den kalde, røde dvergstjernen omtrent som lyset fra et fyrtårn. Prosessen får hele systemet til å lyse kraftig opp hvert 1,97 minutt. De kraftige pulsasjonene skjer også på radiobølgelengder, noe man aldri før har observert i et dobbeltstjernesystem med en hvit dverg i.

Tom March ved astrofysikkgruppen ved Universitetet i Warwick ledet forskerteamet bak den nye studien: «AR Scorpii ble oppdaget for over 40 år siden, men dens sanne natur var ukjent fram til vi begynte å observere objektet i 2015. Bare minutter etter at vi startet observasjonene, forsto vi at dette var et ekstraordinært eksemplar.»

De observerte egenskapene til AR Scorpii er både unike og mystiske. Strålingen sees over et stort bølgelengdeområde, hvilket tyder på at den genereres av elektroner som akselereres i et magnetfelt. Det kan forklares av den raskt roterende og meget magnetiske hvite dvergen. Men selve kilden til elektronene er en stor gåte. Man vet foreløpig ikke om elektronene stammer fra den hvite dvergen eller den kaldere kompanjongen.

AR Scorpii ble observert for første gang tidlig på 1970-tallet. Regelmessige lysstyrkevariasjoner med en periode på 3,6 timer gjorde at den ble feilklassifisert som en  variabel enkeltstjerne [4], altså en ensom stjerne med variabel lysstyrke. Den egentlige grunnen til AR Scorpiis variasjoner er nå avdekket takket være innsatsen til både amatørastronomer og profesjonelle forskere. Man har sett lignende pulsasjoner tidligere, men bare hos nøytronstjerner, som er små stjernerester med eksepsjonelt høy tetthet.

«Vi har kjent til pulserende nøytronstjerner i nesten femti år, og enkelte teorier har forutsagt at hvite dverger også kan oppvise denne egenskapen. Det er utrolig spennende å endelig oppdage et slikt system. Funnet er dessuten et flott eksempel på samarbeid mellom amatørastronomer og akademikere,» avslutter medforfatter Boris Gänsicke ved Universitetet i Warwick.

Fotnoter

[1] Observasjonene ble utført med ESOs Very Large Telescope (VLT) ved Paranal-observatoriet i Chile, William Herschel-teleskopet og Isaac Newton-teleskopet ved Isaac Newton Group of Telescopes på kanariøya La Palma, Australia Telescope Compact Array ved Paul Wild-observatoriet i Narrabri i Australia, samt NASA/ESAs Hubble-teleskop og NASAs Swift-satellitt.

[2] Hvite dverger dannes mot slutten av livet til stjerner som har masser på inntil ca. åtte ganger Solas. Etter at hydrogenfusjonen i en stjernes kjerne omsider avsluttes, antennes nye fusjonsprosesser som får stjernen til å ese voldsomt ut. Etter en tid i dette rød kjempe-stadiet kaster stjernen av seg sine ytre lag og danner en såkalt planetarisk tåke. Den blottlagte og utbrente fusjonsreaktoren som er igjen, kalles en hvit dverg. Denne stjerneresten er ikke større enn Jorda, men tettheten er hele 200 000 ganger høyere. En teskje med dette materialet ville veie like mye som en elefant her på Jorda.

[3] Den røde dvergen er en såkalt M-stjerne. Stjerner av denne typen er de mest vanlige i Harvard-klassifikasjonen, som deler stjerner inn i grupper med utgangspunkt i deres lysspektra. Hver spektralklasse angis med en enkelt bokstav. De viktigste klassene, ordnet etter avtagende overflatetemperatur, er O, B, A, F, G, K og M, med den velkjente huskeregelen «Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me».

[4] En stjerne som oppviser skiftende lysstyrke, defineres som variabel. Lysstyrkevariasjonene kan skyldes endringer i stjernen selv, for eksempel ved at den eser ut og trekker seg sammen. De kan også skyldes ytre faktorer, typisk ved at et annet objekt regelmessig passerer foran stjernen og formørker den. De to stjernene som vi nå vet inngår i AR Scorpii-systemet, gir opphav til regelmessige lysstyrkevariasjoner når de kretser rundt hverandre. Dette var grunnen til at AR Scorpii opprinnelig ble feilaktig klassifisert som en pulserende enkeltstjerne. Den nye studien har altså avslørt en annen type lysstyrkevariasjoner som skyldes at den hvite dvergen beskyter den røde kompanjongen med intens stråling ca. annethvert minutt.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature 28. juli 2016: «A radio pulsing white dwarf binary star» av T. Marsh et al.

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

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

Boris Gänsicke
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Tlf.: +44 24765 74741
E-post: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

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 eso1627 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.:eso1627nb
Navn:AR Scorpii
Type:Milky Way : Star : Grouping : Binary
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2, HAWK-I, X-shooter
Science data:2016Natur.537..374M

Bilder

Kunstnerisk framstilling av den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Kunstnerisk framstilling av den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Posisjonen til AR Scorpii i stjernebildet Skorpionen
Posisjonen til AR Scorpii i stjernebildet Skorpionen
Vidvinkelbilde av himmelen rundt den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Vidvinkelbilde av himmelen rundt den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii

Videoer

Kunstnerisk framstilling av den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Kunstnerisk framstilling av den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Zoom inn på den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii
Zoom inn på den eksotiske dobbeltstjernen AR Scorpii

Se også