Dømt til at eksplodere i en kilonova, er sjældent stjernesystem opdaget af astronomer

Den første observation af et stjernesystem, der er bestemt til at eksplodere som en kilonova, er blevet foretaget af astronomer i USA og New Zealand. Udviklingen af ​​den sjældne dobbeltstjerne beskrives som en "en ud af 10 milliarder" begivenhed og kan hjælpe astronomer med at udvikle en bedre forståelse af, hvordan tunge grundstoffer skabes i universet.

En kilonova er en enorm eksplosion forårsaget af sammensmeltningen af ​​to neutronstjerner. Selvom kilonovaer menes at være en væsentlig kilde til universets tunge grundstoffer – inklusive guld og platin – ser de ud til at være meget sjældne begivenheder. Faktisk menes der kun at eksistere ti kilonova progenitorsystemer blandt de 100 milliarder stjerner i Mælkevejen, hvilket gør dette til en sjælden og betydningsfuld observation.

Benævnt CPD-29 2176 blev systemet først opdaget af NASAs Neil Gehrels Swift Observatory. Nu er det blevet undersøgt meget mere detaljeret af Noel Richardson fra Arizonas Embry-Riddle Aeronautical University og kolleger. De brugte data fra SMART teleskop ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile i deres studie.

Blid supernova

Holdet konkluderer, at CPD-29 2176 indeholder to stjerneobjekter, der er i en tæt kredsløb med hinanden. Et objekt er en neutronstjerne, der blev skabt i en ultra-strippet supernova. Dette er en relativt blid stjerneeksplosion, der udsender meget mindre materiale end en typisk supernova. Neutronstjernen menes at være i tæt kredsløb med en massiv stjerne af "Be"-typen. Stof bliver overført fra Be-stjernen til neutronstjernen, hvilket betyder, at Be-stjernen er i gang med selv at blive en ultrastribet supernova.

Når Be-stjernen eksploderer, bliver den også en neutronstjerne. Fordi eksplosionen vil være relativt mild, forventes det binære system at holde ud. De to tæt kredsende neutronstjerner vil derefter miste orbital energi ved at udstråle gravitationsbølger og til sidst smelte sammen i en kilonova-eksplosion.

Richardson forklarer, hvorfor de blev interesseret i CPD-29 2176. "Vi opdagede en usædvanlig bane for sådan en binær, der var mærkeligt cirkulær sammenlignet med andre stjerner af denne type med neutronstjerneledsagere, så vi begyndte at undersøge dens udvikling. Vores team fandt ud af, at der skulle være en rig historie af binære interaktioner for at forklare systemet, som det observeres i dag, og at det skulle interagere igen i fremtiden."

Borde vendt

Holdet mener, at systemet tidligere havde eksisteret som Be-stjernen og en større ledsagerstjerne. Be-stjernen fjernede materialet fra sin ledsager, som derefter eksploderede i en ultra-strippet supernova for at skabe den nuværende neutronstjerne. Så vendte bordene, og neutronstjernen begyndte at strippe Be-stjernen, hvilket satte Be-stjernen op til en ultra-strippet supernova.

"CPD-29 2176 er ret tæt på os, kun 11,400 lysår væk, og rimeligt lysstærkt," forklarer Richardson. "Dette gjorde det muligt for os at opnå gode parametre på systemet og derefter bruge dem til at beregne udviklingen af ​​sådan en binær. At have eksempler på systemer som CPD -29 2176 giver os mulighed for at sammensætte, hvordan man danner de binære neutronstjerner, der brænder kilonovaer."

Systemets cirkulære kredsløb var nøglen til at forstå dets udvikling og markerede CPD-29 2176 som et kilonova progenitor-system. Også en integreret del af denne forudsigelse var det faktum, at Be'en roterer hurtigt, et levn fra dens tid, der fjerner massen fra sin ledsager.

Overraskende cirkulær bane

"Jeg var mest overrasket, da vi fandt ud af, at banen var cirkulær. Det havde vi ikke forventet. Da vi havde bekræftet kredsløbet og vores målinger, var modelleringen og andre resultater interessante,” forklarer Richardson.

"Den [Be]-stjerne, vi ser i dag, skal eksplodere som en supernova, hvilket sandsynligvis vil tage et par millioner år," sagde Richardson. "Så, om et par milliarder år, vil de to neutronstjerner smelte sammen." Den lange tidsskala forbundet med denne proces betyder, at det vil være op til fremtidige astronomer at observere CPD -29 2176 igangværende kilonova.

Spektakulær kollision af to neutronstjerner observeret for første gang

I mellemtiden har holdet til hensigt at studere andre binære filer, der indeholder stjerner og neutronstjerner, og undersøge deres orbitale egenskaber, så de kan sammenlignes med de usædvanlige baner i dette system. Dette kunne hjælpe med at identificere flere kilonova-forfædresystemer og dermed potentielt låse op for hemmelighederne bag disse voldelige begivenheder.

Jillian Rastinejad er en astronom ved Northwestern University, der studerer kilonovaer og var ikke involveret i denne undersøgelse af CPD -29 2176. Hun er spændt på resultaterne.

"Denne opdagelse er et spændende øjebliksbillede af en tidligere uobserveret tilstand af disse systemer, som giver et nyt øje til, hvordan de dannes. Dette efterlader masser af ubekendte i, hvordan disse binære filer dannes og udvikler sig, og hvor almindelige de er i vores univers."

Richardson er hovedforfatter på et papir offentliggjort i tidsskriftet Natur der beskriver CPD-29 2176.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/doomed-to-explode-in-a-kilonova-rare-star-system-is-discovered-by-astronomers/