Po pół wieku udało się rozwiązać zagadkę niezwykłego promieniowania wyjątkowej gwiazdy
Międzynarodowa grupa naukowa rozwiązała zagadkę astronomiczną, która trapiła ekspertów od pół wieku. Yaël Nazé i Grégor Rauw z Uniwersytetu w Liège oraz Masahiro Tsujimoto z Uniwersytetu Tokijskiego i Sean J. Gunderson z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research odkryli dlaczego niezwykła gwiazda γ Cas emituje niezwykle silne twarde promieniowanie rentgenowskie.
Gwiazda gamma w gwiazdozbiorze Kasjopei (γ Cas) to pierwsza znana nam gwiazda typu Be. Jako taką zidentyfikował ją w 1866 roku Angelo Secchi. Po dziesiątkach lat badań – a γ Cas jest jedną z najlepiej przebadanych gwiazd Be – wiemy, że należy ona do kategorii B0,5 IVpe. Oznacza to bardzo gorącą gwiazdę o temperaturze sięgającej 30 000 kelwinów (temperatura Słońca to 5800 K), podolbrzyma, który zakończył spalanie wodoru w jądrze lub jest blisko tego etapu i zaczyna ewoluować w kierunku olbrzyma. Promień i jasność gwiazdy są większe niż gwiazd ciągu głównego, ale mniejsze niż u klasycznych olbrzymów, gwiazda zaczyna opuszczać ciąg główny. Wykazuje ona osobliwości widmowe, czyli jej widmo nie pasuje do standardowego obrazu dla gwiazd jej typu, ponadto widoczne są linie emisyjne.
Gwiazda podlega bardzo szybkiej rotacji, jej prędkość równikowa to ok. 400 km/s, czyli wynosi około 70% wartości krytycznej, powyżej której gwiazda uległaby rozerwaniu. Tak duża prędkość obrotowa powoduje wytworzenie gazowego dysku wokół równika. Γ Cas ma masę około 20-krotnie większą od masy Słońca, promień zaś 9-krotnie większy od promienia naszej gwiazdy. I mimo całej wiedzy na jej temat zagadką pozostawało, co zauważono w 1976 roku, dlaczego jasność γ Cas w zakresie promieniowania rentgenowskiego jest około 40-krotnie większa niż porównywalnych gwiazd, jej plazma podgrzewa się do ponad 100 milionów stopni i wykazuje niezwykłą zmienność. Przez kolejne dwie dekady odkryto około 20 podobnych obiektów, które zaczęto określać mianem podklasy „analogów γ Cas”.
Przez dekady zaproponowano różne hipotezy, mające wyjaśnić niezwykłe promieniowanie. Jedna z nich dotyczyła lokalnej rekoneksji magnetycznej między powierzchnią gwiazdy a jej dyskiem. Inne sugerowały, że promieniowanie rentgenowskie związane jest z istnieniem towarzysza, czy to gwiazdą pozbawioną zewnętrznych gwiazd, gwiazdą neutronową czy białym karłem wysysającym materię z naszej gwiazdy, mówi Yaël Nazé. Naukowcy z Liège, na podstawie niezgodności obserwacji z hipotezami, wykluczyli dwa pierwszy typy gwiazd, które miałyby towarzyszyć γ Cas. Pozostało zatem rozstrzygnięcie, czy niezwykłe promieniowanie rentgenowskie to skutek rekoneksji czy obecności białego karła.
Uczeni rozpoczęli więc badania za pomocą japońskiego teleskopu kosmicznego XRISM, który dostarcza niezwykle precyzyjnych danych na temat widm promieniowania.
Analiza widm ujawniła, że sygnatury plazmy o wysokiej temperaturze zmieniają prędkość między trzema okresami obserwacji, podążając za ruchem orbitalnym białego karła, a nie gwiazdy Be. Przesunięcie to zmierzono z wysoką wiarygodnością statystyczną. Jest to w rzeczywistości pierwszy bezpośredni dowód, że ultragorąca plazma odpowiedzialna za promieniowanie rentgenowskie jest związana z kompaktowym towarzyszem, a nie z samą gwiazdą Be, wyjaśnia Nazé.
Umiarkowana szerokość tych sygnatur (ok. 200 km/s) wskazuje na obecność białego karła o silnym polu magnetycznym i to właśnie pole kieruje pobieraną z γ Cas materię ku biegunom białego karła.
Rozwiązanie zagadki pozwala więc sklasyfikować γ Cas i całą podklasę jej analogów jako układy podwójne gwiazdy Be z białym karłem. Teorie od dawna przewidywały istnienie takich układów, jednak dotychczas żadnego jednoznacznie nie zidentyfikowano. Dodatkowo zaś istnienie takich układów z udziałem najbardziej masywnych Be może wskazywać na konieczność przyjrzenia się modelom ewolucji układów podwójnych. A ich lepsze zrozumienie jest kluczowe do poznania, na przykład, fal grawitacyjnych.
Ze szczegółami badań można zapoznać się w ORBi, repozytorium Uniwersytetu w Liège.
Komentarze (0)