ستاره شناسان یک جفت ستاره را کشف کرده اند که تنها در 51 دقیقه دور یکدیگر می چرخند، که سریع ترین مداری است که تاکنون در چنین جفتی دیده شده است. این سیستم ZTF J1813+4251 نامیده شده است و نمونه‌ای از یک متغیر فاجعه‌آمیز است – آرایشی متشکل از ستاره‌ای در مداری فشرده به دور ستاره‌ای مرده به نام کوتوله سفید.
همانطور که دو جرم ستاره‌ای در یک متغیر فاجعه‌آمیز با انتشار امواج گرانشی انرژی خود را از دست می‌دهند، به هم نزدیک‌تر می‌شوند و کوتوله سفید شروع به «تغذیه» از ستاره «دهنده» شبیه خورشید می‌کند و مواد را از سطح آن جدا می‌کند. ZTF J1813+4251 در فاصله 3000 سال نوری از زمین قرار دارد و نشان دهنده اولین شواهدی است که نشان می دهد متغیرهای فاجعه آمیز می توانند به اندازه ای کوچک شوند که چنین دوره مداری کوتاهی داشته باشند.
عضو تیم و محقق در دانشگاه آمستردام، "با کشف ZTF J1813+4251، اکنون می دانیم که در شرایط نادر، متغیرهای فاجعه بار می توانند به دوره مداری بسیار کوتاه تر از 75 دقیقه منقبض شوند." یان ون روستل، گفت دنیای فیزیک پیش‌بینی‌های نظری وجود داشت که ممکن است این اتفاق بیفتد، اما کشف ZTF J1813+4251 بدون هیچ شکی این موضوع را تأیید می‌کند.
ون روستل، همراه با کوین برج مؤسسه فناوری ماساچوست و همکارانش همچنین خواص دیگر هر ستاره - از جمله جرم و شعاع آنها را تعیین کردند.
سیستم کوچک
ون روستل می‌گوید: «منظومه دوتایی از یک کوتوله سفید و یک ستاره اهداکننده با جرم به ترتیب حدود 0.55 و 0.1 خورشید تشکیل شده است. فاصله بین آنها تنها 0.4 شعاع خورشید است، به این معنی که کل منظومه دوتایی می تواند به راحتی در داخل ستاره ما قرار بگیرد. این تحقیق همچنین نشان می دهد که این مدار فشرده نتیجه چگالی بسیار بالای ستاره اهدا کننده است.
اخترشناسان ZTF J1813+4251 را در مجموعه وسیعی از ستارگان مشاهده شده توسط تاسیسات گذرا Zwicky (ZTF) یافتند که از دوربینی متصل به تلسکوپ در رصدخانه پالومار در کالیفرنیا استفاده می کند. ZTF بیش از 1000 عکس با وضوح بالا از مناطق وسیعی از آسمان گرفته است که تغییرات روشنایی 1 میلیارد ستاره را در بازه های زمانی متفاوت از روز به سال ثبت کرده است.
این تیم از الگوریتمی برای جستجوی این داده ها برای یافتن ستاره هایی استفاده کرد که به نظر می رسید در مدت کمتر از یک ساعت مکرراً چشمک می زنند. چنین فلاش‌هایی می‌توانند توسط دو ستاره در مداری تنگ ایجاد شوند، که یک ستاره برای مدت کوتاهی نور دیگری را مسدود می‌کند - همانطور که در مورد ZTF J1813+4251 وجود دارد.
مرحله نادر تکامل
مشاهدات همچنین نشان داد که این سیستم در مرحله جالبی از تکامل خود قرار دارد. برج توضیح می‌دهد: «ما کشف کردیم که این متغیر فاجعه‌آمیز کار بسیار ویژه‌ای انجام می‌دهد، یعنی انتقال از برافزایش هیدروژن به افزایش هلیوم.. این به این دلیل اتفاق می‌افتد که کوتوله سفید تقریباً در اواخر عمر خود پس از آن که آن ستاره هلیوم قابل توجهی در هسته خود ایجاد کرده بود شروع به خوردن یک ستاره دنباله اصلی قدیمی کرد.»
اکنون، جو هیدروژنی ستاره اهداکننده تقریباً از بین رفته است و کوتوله سفید آخرین بقایای آن را از شریک خود جدا می کند. در نتیجه، این ستاره اهداکننده به زودی به هسته‌ای غنی از هلیوم تبدیل می‌شود که همدم کوتوله سفیدش به جشن گرفتن آن ادامه می‌دهد. این تیم همچنین پیش‌بینی می‌کند که دوره مداری این منظومه به کوتاه شدن ادامه خواهد داد و در حدود 70 میلیون سال ممکن است به 20 دقیقه برسد.
ون روستل می گوید: «آینده این ستاره دوتایی توسط امواج گرانشی هدایت می شود. این دو ستاره به اندازه کافی پرجرم هستند و به اندازه کافی به دور یکدیگر می چرخند که به آرامی حرکت زاویه ای خود را از طریق امواج گرانشی از دست می دهند، که باعث می شود دوره مداری و جدایی آنها کاهش یابد.
مشاهدات امواج گرانشی
در اصل، این امواج گرانشی می تواند توسط ستاره شناسان شناسایی شود. با این حال، رصدخانه های موج گرانشی فعلی به اندازه کافی برای انجام این کار حساس نیستند. در آینده، مطالعه چنین سیستم‌هایی می‌تواند با استفاده از آنتن فضایی تداخل سنج لیزری (LISA) انجام شود، که نسبت به آشکارسازهای موج گرانشی موجود مبتنی بر زمین حساس‌تر خواهد بود.
ستاره شناسان تصویر "گیج کننده" تلسکوپ فضایی جیمز وب از ستاره دوتایی را توضیح می دهند
برج می گوید: «این کشف بسیار بزرگ است زیرا در حال حاضر یک آشکارساز امواج گرانشی در حال ساخت است که در فضا به نام LISA ساخته می شود که امواج گرانشی اجسامی با دوره مداری مانند ZTF J1813+4251 را می بیند. او می افزاید که این تحقیقات آینده می تواند یک عنصر کلیدی را که در درک ما از چگونگی تکامل ستارگان وجود ندارد را پر کند.
«متغیرهای کاتالیسمیک واقعاً آزمایشگاه‌های عالی برای مطالعه فیزیک برافزایش و تکامل دوتایی هستند. کتاب های درسی تمایل دارند بر روی ستارگان منزوی مانند خورشید تمرکز کنند. مسئله این است که اگر دو ستاره را در یک باینری در کنار یکدیگر قرار دهید، آن داستان ساده کار نمی کند، زیرا آنها با هم تعامل خواهند داشت و این می تواند نتیجه را کاملاً تغییر دهد.
با مطالعه این دوتایی‌های متقابل نزدیک، مانند متغیرهای فاجعه‌آمیز، ما در حال جمع‌آوری اطلاعات مورد نیاز برای تکمیل کتاب‌های درسی تکامل ستاره‌ای هستیم. یعنی، ما شروع به درک تکامل دوتایی ستاره ای کرده ایم. این سیستم اساسا به یک سوال کلیدی پاسخ می دهد که چگونه متغیرهای باینری فاجعه بار تشکیل می شوند.
مشاهدات در شرح داده شده است طبیعت.
