Astrofyzikové identifikovali hvězdný binární systém s nejkratší periodou

Astrofyzikové z Northwestern University a University of California San Diego identifikovali nejtěsnější binární systém, jaký byl kdy pozorován mezi ultrachladnými hvězdnými trpaslíky. Tyto dvě hvězdy jsou v takové blízkosti, že dokončují oběh kolem sebe za méně než jeden pozemský den, což znamená, že „rok“ každé hvězdy trvá pouhých 20,5 hodiny.

Nově nalezený systém LP 413-53AB se skládá z páru ultrachladných trpaslíků, což jsou hvězdy s velmi nízkou hmotností, které vyzařují světlo primárně v infračervené oblasti, takže jsou pro lidské oko neviditelné. Navzdory tomu jsou jedním z nejrozšířenějších typů hvězd ve vesmíru.

Dříve astronomové detekovali pouze tři krátkoperiodické ultrachladné trpasličí binární systémy, z nichž všechny jsou relativně mladé – ve stáří 40 milionů let. Odhaduje se, že systém LP 413-53AB je starý miliardy let – podobný věk jako naše Slunce – ale má oběžnou dobu, která je nejméně třikrát kratší než mají všechny dosud objevené ultrachladné trpasličí dvojhvězdy.

„Je vzrušující objevit tak extrémní systém,“ řekl Chih-Chun Hsu, astrofyzik z Northwestern University, který vedl studii. „V zásadě jsme věděli, že by tyto systémy měly existovat, ale žádné takové systémy dosud nebyly identifikovány.“

Hsu nedávno představil výzkum během tiskového briefingu na 241. setkání Americké astronomické společnosti v Seattlu v rámci zasedání na téma „Hvězdy a jejich aktivita“.

Tým poprvé objevil podivný binární systém při zkoumání archivních dat. Hsu vyvinul algoritmus, který dokáže modelovat hvězdu na základě jejích spektrálních dat. Analýzou spektra světla vyzařovaného hvězdou mohou astrofyzikové určit chemické složení hvězdy, teplotu, gravitaci a rotaci. Tato analýza také ukazuje pohyb hvězdy, jak se pohybuje směrem k pozorovateli a od něj, známý jako radiální rychlost.

Při zkoumání spektrálních dat LP 413-53AB si Hsu všiml něčeho zvláštního. Dřívější pozorování zachytilo systém, když byly hvězdy zhruba „zarovnány“ a jejich spektrální čáry se překrývaly, což vedlo Hsu k přesvědčení, že jde pouze o jednu hvězdu. Ale jak se hvězdy pohybovaly na své oběžné dráze, spektrální čáry se posouvaly opačnými směry a v pozdějších spektrálních datech se rozdělily na páry. Hsu si uvědomil, že se ve skutečnosti jedná o dvě hvězdy zamčené v neuvěřitelně těsné dvojhvězdě.

Pomocí výkonných dalekohledů na observatoři WM Keck se Hsu rozhodl systém pozorovat. 13. března 2022 tým namířil dalekohledy směrem k souhvězdí Býka, kde se binární systém nachází a pozoroval jej dvě hodiny. Poté následovala další pozorování v červenci, říjnu a prosinci.

„Když jsme prováděli toto měření, mohli jsme vidět, jak se věci mění během několika minut pozorování,“ řekl profesor Adam Burgasser. „Většina dvojhvězd, které sledujeme, má oběžné doby několik let. Takže každých pár měsíců dostanete měření. Po chvíli pak můžete skládačku poskládat. S tímto systémem jsme mohli vidět, jak se spektrální čáry vzdalují v reálném čase. Je úžasné vidět, že se něco děje ve vesmíru v lidském časovém měřítku.“

Pozorování potvrdila to, co předpověděl Hsuův model. Vzdálenost mezi dvěma hvězdami je asi 1 % vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem. „To je pozoruhodné, protože když byly hvězdy mladé, něco jako ve věku 1 milion let, tyto hvězdy se navzájem dotýkaly,“ řekl Burgasser. Tým spekuluje, že hvězdy buď migrovaly k sobě, jak se vyvíjely, nebo se mohly spojit po vyvržení třetího – nyní ztraceného – hvězdného člena. K testování těchto nápadů je zapotřebí více pozorování.

Hsu také řekl, že studiem podobných hvězdných systémů se výzkumníci mohou dozvědět více o potenciálně obyvatelných planetách mimo Zemi. Ultrachladní trpaslíci jsou mnohem slabší než Slunce, takže všechny světy s kapalnou vodou na jejich povrchu – klíčovou složkou pro vznik a udržení života – by musely být mnohem blíže hvězdě. Avšak pro LP 413-53AB je vzdálenost obyvatelné zóny stejná jako hvězdná dráha, což znemožňuje vytvoření obyvatelných planet v tomto systému.

„Tito ultrachladní trpaslíci jsou sousedy našeho slunce,“ řekl Hsu. „Abychom identifikovali potenciálně obyvatelné hostitele, je užitečné začít u našich blízkých sousedů. Ale pokud jsou blízké dvojhvězdy mezi ultrachladnými trpaslíky běžné, může existovat jen málo obyvatelných světů.“

Aby bylo možné plně prozkoumat tyto scénáře, Hsu, Burgasser a jejich spolupracovníci doufají, že najdou více ultrachladných trpasličích binárních systémů a vytvoří úplný vzorek dat. Nová pozorovací data by mohla pomoci posílit teoretické modely pro tvorbu a evoluci dvojhvězd. Až dosud však bylo nalezení ultrachladných dvojhvězd vzácným počinem.

„Tyto systémy jsou vzácné,“ řekl Chris Theissen, spoluautor studie a postdoktorandský člen na UC San Diego. „Ale nevíme, zda jsou vzácné, protože existují zřídka, nebo proto, že je prostě nenajdeme.“ To je otázka s otevřeným koncem. Nyní máme jeden datový bod, na kterém můžeme začít stavět. Tato data ležela v archivu dlouhou dobu. Hsuův nástroj nám umožní hledat další binární soubory, jako je tento.

Zdroj: https://scitechdaily.com/amazing-astrophysicists-have-identified-the-shortest-period-low-mass-stellar-binary-system-ever-observed/

autor: František Martinek