Gwiezdny kanibalizm

Gwiezdny kanibalizmOriginal Press Release
Analizując dane zebrane przez kosmiczne obserwatorium rentgenowskie NASA Chandra prof.

Obserwujemy gwiazdę tuż po tym, jak pochłonęła towarzysza jednocześnie tworząc dysk. Część materii, z której był zbudowany towarzysz opadła na gwiazdę, a część została wystrzelona z ogromną prędkością w dżetach

prof. Joel Kastner

Kastner przypisuje fałszywie młody wygląd gwiazdy dwóm rzeczom – krążącemu wokół niej dyskowi, który przypomina dysk protoplanetarny spotykany wokół młodych gwiazd, oraz wyraźnym dżetom wyrzucanym materię z dużą prędkością z obszarów biegunowych gwiazdy. Typowa młoda gwiazda pochłania materiał z dysku w miarę jak ten opada na jej powierzchnię. Około 90% materii zostaje wbudowane w gwiazdę, a pozostała część zostaje wyrzucona tworząc dżety.

Jednak kilka istotnych szczegółów powodowało, że zespół Kastnera miał wątpliwości czy gwiazda faktycznie jest młoda – po pierwsze gwiazda ta jest odosobniona podczas gdy większość gwiazd powstaje w grupach. „Mimo, że intensywnie poszukiwano w jej okolicach młodych gwiazd, nikomu się to nie udało „- mówi prof. Kastner. -” Była to jednak z przyczyn, dla których wraz z Benem Zuckermanem podejrzewaliśmy, że w rzeczywistości nie mamy do czynienia z młodym obiektem.”

Ponadto na powierzchni tajemniczej gwiazdy w konstelacji Ryb brakuje dużych ilości litu, typowych dla młodych gwiazd. Starsze gwiazdy tracą lit w procesach jądrowych, w wyniku których przedostaje się on do jądra gwiazdy. Jak zauważa Kastner również średnica i grawitacja na jej powierzchni wskazują na jej zaawansowany wiek.

Dzięki danym zebranym przez obserwatorium rentgenowskie Chandra Kastner jest w końcu gotów zamknąć dyskusję.

„Ostatnim elementem układanki, która – jak dla mnie jest gwoździem do trumny dla poglądów że BP Psc jest młodą gwiazdą – jest tempo produkcji promieniowania rentgenowskiego, które odpowiada starym, szybko wirującym, olbrzymim gwiazdom, o temperaturze powierzchni zbliżonej do BP Psc „- mówi Kastner.

Gdyby gwiazda ta była młodym obiektem emitowałaby znaczne ilości promieniowania rentgenowskiego, podczas gdy okazała się bardzo słabym źródłem tego promieniowania. „Chandra obserwowała BP Psc przez cały jeden dzień i wykryła jedynie 18 promieni rentgenowskich „- mówi Kastner. -„Możemy praktycznie nadać im imiona.” Młoda gwiazda emitowałaby dziesiątki a nawet setki razy więcej promieni X.

Tempo emisji promieniowania rentgenowskiego odpowiada klasie szybko wirujących starych gwiazd o podobnej temperaturze powierzchni, które – jak się uważa – powstają, gdy jedna gwiazda pochłonie sąsiadującą gwiazdę.

„Towarzysze tych ogromnych gwiazd wpadli do ich wnętrza nakręcając jednocześnie ich tempo rotacji „- mówi Kastner. -” Do tej pory nie udało się nam zaobserwować momentu pożerania gwiazdy. Sądzę jednak, że BP Psc jest dobrym przykładem takiej interakcji. Naszym roboczym założeniem jest, że obserwujemy gwiazdę tuż po tym, jak pochłonęła towarzysza jednocześnie tworząc dysk. Część materii, z której był zbudowany towarzysz opadła na gwiazdę, a część została wystrzelona z ogromną prędkością w dżetach.”

Tajemnicza gwiazda ma zapewne około miliarda lat i właśnie weszła w fazę czerwonego olbrzyma, w której gwałtownie zwiększa się jej średnica co może prowadzić do wchłaniania towarzyszących jej gwiazd czy planet.

„Mogła to być niewielka gwiazda lub duża planeta „- mówi Kastner. -” Nie wiemy obecnie co to było, ale interesuje nas bardzo znalezienie odpowiedzi również na to pytanie.”

Konieczne są dalsze badania tej zmiennej – astronomowie obecnie analizują podczerwone widmo gwiazdy, by określić jaki rodzaj pyłu krąży wokół gwiazdy, oraz by odpowiedzieć na pytanie czy w dysku tym powstają obecnie planety.

„Aby zrozumieć egzoplanety, których odkrywa się obecnie bardzo dużo musimy wiedzieć jak mogą powstawać, a co za tym idzie gdzie ich szukać „- mówi Kastner. -” Sądzę, że badana gwiazda jest szczególnie interesująca ponieważ umożliwia nam zbadanie, czy młode planety mogą powstawać wokół starych gwiazd.”

Wyniki badań zostały przyjęte do druku na łamach Astrophysical Journal Letters.

Źródła:

Enigmatic Star Devours Companion; Possibly Pregnant with Second-generation Planets

An astronomer may have caught a cannibalistic star in the act of devouring a companion and making a second generation of exoplanets from the resulting orbiting disk.

Using data from NASA’s Chandra X-ray Observatory, Joel Kastner, professor at Rochester Institute of Technology, has found evidence that a variable star in the constellation of Pisces, BP Piscium, is not the young star it appears to be, but is more likely a one billion-year-old red giant that has gobbled up a star or planet in its vicinity.

The star’s extreme properties have puzzled astronomers since Kastner and Ben Zuckerman, professor at the University of California, Los Angeles, first looked at BP Psc 15 years ago. Conflicting characteristics have defied the star’s classification as either young or old.

Kastner attributes the star’s potentially deceptive youthful appearance to two things: an orbiting disk that resembles the sort that forms planets around young stars and prominent jets extending from the poles of the star that eject material at high velocity. A typical young star accretes material from its orbiting disk as debris from the disk falls onto the star. In turn, the star incorporates about 90 percent of the material and recycles the remainder through its jets.

Crucial details left Kastner and his colleagues doubtful about the youth of the star, however. For one thing, the star is isolated, whereas most young stars form in clusters.

“As hard as people have looked, they have not been able to find a young star near BP Psc,” says Kastner, a professor in RIT’s Chester F. Carlson Center for Imaging Science. “That was one of several things that made Ben [Zuckerman] and me suspect that it wasn’t actually young.”

Second, this enigmatic star in the Pisces constellation lacks the large abundance of lithium on its surface that is typical of young stars. Older stars lose their lithium in nuclear reactions when mixing and churning folds the gases into the center of the star. According to Kastner, other key spectral features involving the star’s radius and surface gravity also point to the star’s advanced age.

Kastner is ready to close the debate with data obtained from the Chandra X-ray Observatory.

“The last piece of evidence, which, to me, is the nail in the coffin that BP Psc is old rather than young, is that its rate of X-ray production is very similar to old, yet rapidly spinning, giant stars that have surface temperatures similar to BP Psc,” Kastner says.

If BP Psc were a young star, it would emit X-rays in the hundreds, even up to a few thousand, in a day’s observing time with Chandra, Kastner notes. Instead, it is a weak X-ray source.

“We stared at BP Psc for one day with Chandra and only detected about 18 X-rays,” Kastner says. “We could almost name them.”

The rate of X-rays coming from the star are in keeping with a class of rapidly rotating old stars having similar temperature to BP Psc, Kastner says. This class is thought to be the result of one star swallowing another close companion star. These giant stars’ rates of X-ray production and their rapid spinning suggest they have engaged in such stellar cannibalism.

“These giant stars’ companions have fallen inside and spun them up,” Kastner says. “But we’ve never actually caught one in the act. I think BP Psc is an example of such an interaction. Our working speculation is that we are observing the star right at the point at which it has swallowed its companion and hence formed a disk. Some of the material that used to be its companion has fallen onto the star and some has been shot out at high speeds, and that’s what we’re seeing.”

The enigmatic star is likely about a billion years old and just entering the red giant stage in its life cycle in which it swells to digest its star or planet companion.

“It could be a small star or a large planet,” Kastner says. “We don’t know which it could be, but we’re very interested in finding out.”

More work needs to be done on the variable star in Kastner’s study. Astronomers are presently deciphering infrared spectra to determine the specific kinds of dust orbiting the star and look for evidence of planets forming in the disk.

“In order to understand the extrasolar planets that are now being discovered by the dozen, we need to figure out how planets might be forming and therefore where we should go look for them,” Kastner says. “I think this object is especially interesting because it gives us a good shot at finding young planets around an old star.”

Kastner’s findings were published in a recent issue of the Astrophysical Journal (Letters), and include contributions by Rodolfo Montez, a doctoral candidate in the astrophysical sciences and technology program in RIT’s Center for Imaging Science. Other co-authors were Nicolas Grosso of the University of Strasbourg, Ben Zuckerman from University of California, Los Angeles, Marshall Perrin from the Space Telescope Science Institute, Thierry Forveille of the Grenoble Astrophysics Laboratory in France and James Graham from University of California, Berkeley.

About RIT: Rochester Institute of Technology is internationally recognized for academic leadership in computing, engineering, imaging technology, and fine and applied arts, in addition to unparalleled support services for students with hearing loss. Nearly 17,000 full- and part-time students are enrolled in more than 200 career-oriented and professional programs at RIT, and its cooperative education program is one of the oldest and largest in the nation.

For two decades, U.S. News & World Report has ranked RIT among the nation’s leading comprehensive universities. RIT is featured in The Princeton Review’s 2011 edition of The Best 373 Colleges and the 2011 edition of The Fiske Guide to College.

Susan Gawlowicz 

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *