Międzynarodowy zespół astronomów, kierowany przez naukowców z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, opisał w tygodniku „Nature” odkrycie unikalnego układu podwójnego gwiazd. Współautorem artykułu jest prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego UW.

Odkryty układ podwójny składa się ze zwartej gorącej gwiazdy (tzw. białego karła), na który spływa materia ze składnika wtórnego, tworząc tzw. dysk akrecyjny. Obiekt został odkryty dzięki wykryciu miękkiego promieniowania rentgenowskiego wywołanego przez reakcje termojądrowe, które zachodzą blisko powierzchni białego karła w spływającym na niego gazie, rozgrzanym do milionów stopni.

W znanych wcześniej podobnych systemach tego typu spływającą materią jest wodór. W nowo odkrytym układzie składnik wtórny jest gwiazdą helową. Reakcje termojądrowe w tym przypadku polegają na spalaniu helu. W opisaniu układu ważną rolę odegrały dane zebrane w ramach projektu OGLE, który jest prowadzony w Obserwatorium Astronomicznym UW pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego, współautora pracy.

Białe karły mogą wybuchać jako tzw. supernowe typu Ia, gdy przekroczą masę około 1,4 masy Słońca. Prawie wszystkie wybuchy supernowych Ia mają zbliżoną jasność i są powszechnie używane w astronomii pozagalaktycznej do wyznaczania odległości do poszczególnych galaktyk i do oceny tempa rozszerzania się Wszechświata. Same mechanizmy wyjaśniające procesy zwiększania się masy białego karła nie są jeszcze dobrze poznane.

Obserwacje w ramach projektu OGLE

W latach 90. satelita rentgenowski ROSAT ujawnił obiekt (oznaczony katalogowo [HP99] 159), znajdujący się w Wielkim Obłoku Magellana, jednak dopiero niedawne obserwacje rentgenowskie za pomocą satelity eROSITA pozwoliły ustalić optyczny odpowiednik źródła. Obiekt ten był obserwowany przez ponad dekadę w ramach projektu OGLE. Obserwacje wykazały okresową zmienność jasności obiektu. Znaleziona okresowość (2,327 dnia) to okres orbitalny układu podwójnego. Z kolei widmo wysokiej rozdzielczości układu, uzyskane teleskopem SALT w Południowej Afryce, wskazuje na obecność w układzie dysku akrecyjnego, utworzonego przez materię spływającą ze składnika wtórnego w kierunku białego karła. Dominującymi w widmie liniami są linie helu powstające w dysku akrecyjnym. Brak natomiast linii wodoru.

Istnienie układów podwójnych, w których na powierzchni białego karła spalana jest materia helowa spływająca z gwiazdy towarzyszącej, było przewidywane już ponad 30 lat temu, jednak nie udało się dotychczas takiego systemu zaobserwować. [HP99] 159 jest pierwszym takim przypadkiem. Tempo przepływu materii (helu) w tym systemie okazuje się jednak znacznie niższe niż przewidywane teoretycznie tempo potrzebne do spokojnego spalania tego pierwiastka. Z drugiej strony, obserwacje rentgenowskie otrzymane z różnych satelitów w ciągu niemal 50 ostatnich lat wskazują, że jasność rentgenowska [HP99] 159 ulegała niewielkim zmianom. Obserwacje pokazują więc, że stabilne spalanie helu może odbywać się przy dużo niższym tempie przepływu masy, niż dotychczas sądzono. Stabilne spalanie spadającej materii helowej zwiększa w sposób ciągły masę białego karła i może doprowadzić, po przekroczeniu masy granicznej, do jego wybuchu jako supernowa typu Ia.

Konsekwencje odkrycia

Przypuszcza się, że układy podwójne z białym karłem i gwiazdą helową dostarczającą na jego powierzchnię materię przez dysk akrecyjny mogą być źródłami niektórych supernowych typu Ia oraz ich podklasy – mniej jasnych supernowych typu Iax. Odkrycie, że stabilne spalanie helu może występować także przy dużo niższych tempach przepływu masy pomiędzy składnikami sugeruje, że układy białych karłów z dużo mniej masywną gwiazdą helową, niż dotąd przypuszczano, również mogą prowadzić do wybuchów supernowych typu Iax. Taki scenariusz może pomóc odtworzyć obserwowaną liczbę wybuchów supernowych typu Ia i Iax.