천문학자들은 단 51분 만에 서로를 도는 한 쌍의 별을 발견했는데, 이는 이러한 쌍성에서 볼 수 있는 가장 빠른 궤도입니다. 이 시스템은 ZTF J1813+4251로 명명되었으며 백색 왜성이라고 불리는 죽은 별 주위의 긴밀한 궤도를 도는 별로 구성된 배열인 격변 변수의 예입니다.
격변 변수의 두 별 물체는 중력파 방출로 인해 에너지를 잃기 때문에 서로 더 가까워지고 백색 왜성은 태양과 같은 "공여"별을 "먹기" 시작하여 표면에서 물질을 찢어냅니다. ZTF J1813+4251은 지구에서 3000광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며 격변 변수가 그렇게 짧은 궤도 주기를 가질 만큼 충분히 줄어들 수 있다는 최초의 증거를 나타냅니다.
"ZTF J1813+4251의 발견으로 우리는 이제 드물지만 격변적인 변수가 75분보다 훨씬 짧은 궤도 주기로 줄어들 수 있다는 것을 알게 되었습니다."라고 암스테르담 대학의 팀원이자 연구원은 말했습니다. 얀 반 뢰스텔, 말 물리학 세계. "이런 일이 일어날 수 있다는 이론적 예측이 있었지만 ZTF J1813+4251의 발견은 의심의 여지 없이 이를 확인시켜 줍니다."
반 로스텔과 함께 케빈 버지 매사추세츠 공과대학 연구진과 동료들은 또한 질량과 반지름을 포함하여 각 별의 다른 특성도 결정했습니다.
작은 시스템
“쌍성계는 백색왜성과 질량이 각각 태양질량의 0.55배와 0.1배인 공여성으로 구성되어 있습니다.”라고 van Roestel은 말했습니다. 그들 사이의 거리는 태양 반경의 0.4에 불과합니다. 이는 전체 바이너리 시스템이 우리 별 내부에 쉽게 들어갈 수 있음을 의미합니다. 연구는 또한 이 긴밀한 궤도가 공여별의 밀도가 극도로 높은 결과라고 제안합니다.
천문학자들은 캘리포니아 팔로마 천문대에 있는 망원경에 부착된 카메라를 사용하는 Zwicky Transient Facility(ZTF)에서 관찰한 방대한 별 집합에서 ZTF J1813+4251을 발견했습니다. ZTF는 며칠에서 몇 년까지 다양한 기간에 걸쳐 1000억 개 별의 밝기 변화를 포착하는 하늘의 넓은 영역에 대한 1장 이상의 고해상도 사진을 촬영했습니다.
팀은 알고리즘을 사용하여 이러한 데이터에서 1813시간 이내에 반복적으로 깜박이는 것처럼 보이는 별을 검색했습니다. 이러한 섬광은 긴밀한 궤도에 있는 두 별에 의해 발생할 수 있으며, ZTF J4251+XNUMX의 경우처럼 한 별이 다른 별의 빛을 잠시 차단합니다.
희귀한 진화 단계
관찰 결과는 또한 시스템이 흥미로운 진화 단계에 있음을 보여주었습니다. Burdge는 "우리는 이 격변적 변수가 수소 부착에서 헬륨 부착으로 전환하는 매우 특별한 일을 하고 있음을 발견했습니다."라고 설명합니다.. “이런 현상은 백색 왜성이 수명이 다할 무렵 오래된 주계열성을 잡아먹기 시작했기 때문에 일어나는 일입니다. 그 별이 핵에 상당한 양의 헬륨을 축적했기 때문입니다.”
이제 공여별의 수소 대기는 거의 사라졌고, 백색왜성은 짝별의 수소 대기의 마지막 남은 부분을 벗겨냈습니다. 결과적으로, 이 공여별은 곧 헬륨이 풍부한 핵으로 줄어들 것이며, 백색 왜성은 계속해서 이를 즐기게 될 것입니다. 연구팀은 또한 이 시스템의 궤도 주기가 계속 단축되어 약 70천만년 후에는 20분 정도로 짧아질 수 있다고 예측합니다.
“이 쌍성의 미래는 중력파에 의해 좌우됩니다.”라고 van Roestel은 말합니다. "두 별은 충분히 거대하고 서로 충분히 가까워서 중력파를 통해 천천히 각운동량을 잃어 궤도주기와 분리가 더욱 감소합니다."
중력파 관측
원칙적으로 이러한 중력파는 천문학자들에 의해 감지될 수 있습니다. 그러나 현재의 중력파 관측소는 이를 수행할 만큼 민감하지 않습니다. 앞으로 이러한 시스템에 대한 연구는 기존의 지구 기반 중력파 탐지기보다 민감도가 더 높은 레이저 간섭계 우주 안테나(LISA)를 사용하여 수행될 수 있습니다.
천문학 자들은 쌍성의 '당황스러운'James Webb 우주 망원경 이미지를 설명합니다.
Burdge는 "이 발견은 현재 우주에 LISA라고 불리는 중력파 검출기가 구축되고 있기 때문에 큰 문제입니다. 이 검출기는 궤도 주기가 ZTF J1813+4251인 물체의 중력파를 볼 수 있습니다."라고 Burdge는 말합니다. 그는 이번 조사를 통해 별이 어떻게 진화하는지에 대한 우리의 이해에서 누락된 핵심 요소를 채울 수 있다고 덧붙였습니다.
“격변 변수는 강착 물리학과 이진 진화를 연구하기 위한 정말 훌륭한 실험실입니다. 교과서는 태양과 같은 고립된 별에 초점을 맞추는 경향이 있습니다. 문제는 별 두 개를 나란히 바이너리에 놓으면 그 간단한 이야기가 작동하지 않는다는 것입니다. 왜냐하면 두 별이 상호 작용하고 결과가 완전히 바뀔 수 있기 때문입니다.”
“대격변 변수처럼 밀접하게 상호작용하는 쌍성을 연구함으로써 우리는 항성 진화에 관한 교과서를 완성하는 데 필요한 정보를 수집하고 있습니다. 즉, 우리는 항성 이진 진화를 이해하기 시작했습니다. 이 시스템은 기본적으로 격변적인 가변 바이너리가 어떻게 형성되는지에 대한 주요 질문에 답합니다.”
관찰은 다음에 설명되어 있습니다. 자연.
