Astronomowie odkrywają sekret młodości błękitnych maruderów

Astronomowie odkrywają sekret młodości błękitnych maruderówOriginal Press Release
Błękitni maruderzy to tajemnicze, stare gwiazdy, które zachowują jak obiekty znacznie młodsze – są gorętsze i (przez to) bardziej niebieskie niż powinny.

Wydaje się nam że dobre rozumiemy ewolucję gwiazd, ale nie przewiduje ona błękitnych maruderów. Od ich odkrycia w 1953 roku starano się wyjaśnić ich pochodzenie, jednak dopiero teraz dysponujemy szczegółowymi obserwacjami, potrzebnymi do wskazania procesów prowadzących do ich powstania.

Aaron M. Geller
Northwestern University

Większość błękitnych maruderów, których zbadali należy do układów podwójnych. „Tak na prawdę to właśnie towarzyszące im gwiazdy pomogły nam określić, skąd pochodzą błękitni maruderzy „- mówi astronom Aaron M. Geller z Northwestern University, główny autor badania. -” Towarzyszące im gwiazdy krążą po orbitach z okresami rzędu 1000 dni, mamy także dowody, że są to białe karły. Obie obserwacje wskazują bezpośrednio na transfer masy jako mechanizm powstawania błękitnych maruderów.” Współautorem badań jest prof. Robert Mathieu z University of Wisconsin-Madison.

Astronomowie badali gromadę otwartą NGC 188 leżącą w gwiazdozbiorze Cefeusza. Gromada ta jest jedną z najstarszych gromad otwartych, ale również ona zawiera kila tajemniczych błękitnych maruderów. W gromadzie znajduje się około 3000 gwiazd w tym samym wieku oraz 21 błękitnych maruderów sprawiających wrażenie znacznie młodszych. Geller i Mathieu jako pierwsi wykorzystali szczegółowe dane  obserwacyjne dotyczące błękitnych maruderów zebrane przez obserwatorium WIYN w Tucson w Arizonie, do przeanalizowania i porównywania trzech głównych hipotez powstawania błękitnych maruderów: zderzeń gwiazd, fuzji gwiazd i oraz transferu masy pomiędzy gwiazdami. Jedyną, która przetrwała próbę, była teoria transferu masy.

Światło gwiazd towarzyszących błękitnym maruderom nie jest widoczne w obserwacjach Gellera i Mathieu. jednak choć nie zostali oni zaobserwowani bezpośrednio, ich wpływ na błękitnych maruderów jest oczywisty – towarzysze oddziałują  grawitacyjnie na obserwowane gwiazdy i powodują, że te kołyszą się wokół punktu równowagi, co pozwala astronomom zmierzyć masę towarzysza. Dane WIYN pokazują, że każdy z nich ma masę o około połowę mniejszą od masy Słońca, co pasuje do białych karłów.

Pozostałe dwie teorie pochodzenia – kolizji i fuzji – wymagają by towarzyszące gwiazdy były masywniejsze. W obu tych scenariuszach, niektóre gwiazdy towarzysza powinny być wystarczająco jasne, by były widoczne w danych WIYN, a tak się nie dzieje.

„Jak to się często zdarza w astronomii, to obiekty, których nie widzimy dostarczają krytycznych wskazówek” – mówi Mathieu. -” Teraz zamierzamy wykorzystać teleskop kosmiczny Hubble, by poszukać ultrafioletowego światła, w którym świecą białe karły towarzyszące maruderom”. Na wyniki tych obserwacji naukowcy będą jednak musieli poczekać około roku. Dopiero wtedy będą dysponowali danymi, które jak mają nadzieję potwierdzą istnienie białych karłów.

Źródła:

Astronomers discover how mysterious blue straggler stars stay young

Mysterious „blue stragglers” are old stars that appear younger than they should be: they burn hot and blue. Several theories have attempted to explain why they don't show their age, but, until now, scientists have lacked the crucial observations with which to test each hypothesis.

Armed with such observational data, two astronomers from Northwestern University and the University of Wisconsin-Madison report that a mechanism known as mass transfer explains the origins of the blue stragglers. Essentially, a blue straggler eats up the mass, or outer envelope, of its giant-star companion. This extra fuel allows the straggler to continue to burn and live longer while the companion star is stripped bare, leaving only its white dwarf core.

The scientists report their evidence in a study to be published Oct. 20 by the journal Nature.

The majority of blue stragglers in their study are in binaries: they have a companion star. „It's really the companion star that helped us determine where the blue straggler comes from,” said Northwestern astronomer Aaron M. Geller, first author of the study. „The companion stars orbit at periods of about 1,000 days, and we have evidence that the companions are white dwarfs. Both point directly to an origin from mass transfer.”

Geller is the Lindheimer Postdoctoral Fellow in the Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) and the department of physics and astronomy in Northwestern's Weinberg College of Arts and Sciences. Robert Mathieu, professor of astronomy and chair of the astronomy department at UW-Madison, is co-author of the study.

The astronomers studied the NGC 188 open cluster, which is in the constellation Cepheus, situated in the sky near Polaris, the North Star. This cluster is one of the most ancient open star clusters, but it features these mysterious young blue stragglers.

The cluster has around 3,000 stars, all about the same age, and has 21 blue stragglers. Geller and Mathieu are the first to use detailed observational data from the WIYN Observatory in Tucson, Ariz., of the blue stragglers in NGC 188.

They used the information to analyze and compare the three main theories of blue straggler formation: collisions between stars, mergers of stars and mass transfer from one star to another. The only one left standing was the theory of mass transfer.

The light from the blue stragglers' companion stars is not actually visible in Geller and Mathieu's observations. While the companions haven't been seen directly, their effect on the blue stragglers is evident: each companion pulls gravitationally on its blue straggler and creates a „wobble” as it orbits, and this allows astronomers to measure the mass of the companion stars. The WIYN data show that each companion star is about half the mass of the sun, which is consistent with a white dwarf.

The other two origin theories — collisions and mergers — require the companion stars to be more massive than what is observed. In fact, in both scenarios, some of the companion stars could be bright enough to be visible in the WIYN data, which is not the case.

„We think we have a good understanding of stellar evolution, but it doesn't predict blue stragglers,” Geller said. „People have been trying to explain the origin of blue stragglers since their discovery in 1953, and now we have the detailed observations needed to identify how they were created. I've always enjoyed trying to get to the bottom of a mystery.”

„As so often happens in astronomy, it is the objects that you don't see that provide the critical clues,” said Mathieu, an expert on binary stars. „Now we will use the Hubble Space Telescope to search for the ultraviolet light in which white dwarf secondary stars shine.”

Geller, Mathieu and their colleagues will have, in about a year's time, observations from Hubble that will tell them if the blue stragglers' companions are indeed white dwarfs.

The NGC 188 data set was collected during the last decade by the 3.5-meter WIYN Telescope on Kitt Peak, Ariz., as part of the WIYN Open Cluster Study led by Mathieu. The observatory is operated by UW-Madison, Indiana University, Yale University and the National Optical Astronomical Observatory (NOAO).

NOAO is operated by the Association of Universities for Research in Astronomy Inc. (AURA) under a cooperative agreement with the National Science Foundation.

The National Science Foundation, the Wisconsin Space Grant Consortium and the Lindheimer Fellowship at Northwestern University supported the research.

The title of the paper is „A Mass Transfer Origin for Blue Stragglers in NGC 188 as Revealed by Half-Solar-Mass Companions.”

Written by admin

Dodaj komentarz

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