Astronomen haben ein Sternpaar mit der kürzesten bisher entdeckten Umlaufbahn entdeckt

Astronomen haben ein Sternenpaar mit einer so kurzen Umlaufbahn entdeckt, dass sie sich scheinbar in nur 51 Minuten umkreisen.

Das System scheint zu einer seltenen Klasse von Binärdateien zu gehören, die als „katastrophale Variable“ bekannt sind, in der ein Stern, der unserer Sonne ähnelt, eng um einen Weißen Zwerg kreist – den heißen, dichten Kern eines brennenden Sterns.

Die katastrophale Variante tritt auf, wenn sich die beiden Sterne über Milliarden von Jahren annähern, was dazu führt, dass sich der Weiße Zwerg ansammelt oder Material vom Partnerstern wegfrisst.

Dieser Prozess kann massive, variable Lichtblitze erzeugen, von denen Astronomen vor Jahrhunderten annahmen, dass sie das Ergebnis einer unbekannten Katastrophe seien.

Das „katastrophale“ System, das sich etwa 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Herkules befindet, hat die kürzeste Umlaufbahn seiner Art, die bisher entdeckt wurde.

Es wurde von Astronomen am Massachusetts Institute of Technology entdeckt und auf den Namen ZTF J1813 + 4251 getauft.

Im Gegensatz zu anderen in der Vergangenheit beobachteten Systemen entdeckten Experten diese katastrophale Variable, als die Sterne sich mehrmals gegenseitig verdunkelten, was es dem Team ermöglichte, die Eigenschaften jedes Sterns genau zu messen.

Dann führten sie Simulationen durch, was das System wahrscheinlich heute tut und wie es sich in den nächsten Hundertmillionen von Jahren entwickeln sollte.

Dies führte die Forscher zu der Theorie, dass sich Sterne derzeit im Übergang befinden und dass der sonnenähnliche Stern rotiert und einen Großteil seiner Wasserstoffhülle an den unersättlichen Weißen Zwerg abgibt.

Im Laufe der Zeit, sagen Astronomen, wird der sonnenähnliche Stern schließlich zu einem dichten, heliumreichen Kern zerlegt.

In weiteren 70 Millionen Jahren werden die Sterne dann mit einer extrem kurzen Umlaufbahn von nur 18 Minuten näher aneinander wandern, bevor sie sich ausdehnen und davondriften.

Vor Jahrzehnten sagten Forscher am MIT und anderswo voraus, dass solche katastrophalen Variablen in ultrakurze Umlaufbahnen reisen sollten – aber dies ist das erste Mal, dass ein solches Übergangssystem direkt beobachtet wurde.

„Dies ist ein seltener Fall, in dem wir eines dieser Systeme während des Übergangs von Wasserstoff zu akkumulierendem Helium entdeckt haben“, sagte Kevin Burdge vom MIT Department of Physics.

Die Menschen erwarteten, dass diese Objekte ultrakurze Umlaufbahnen erreichen, und es wurde lange diskutiert, ob sie kurz genug werden könnten, um nachweisbare Gravitationswellen auszusenden. Diese Entdeckung erleichtert das.

Burdge und Kollegen entdeckten das neue System in einem umfangreichen Katalog von Sternen, der von der Zwicky Transient Facility (ZTF) entdeckt wurde, einer Untersuchung, bei der eine an einem Teleskop des Palomar Observatory in Kalifornien angebrachte Kamera verwendet wird, um hochauflösende Bilder großer Schwaden des Sterns aufzunehmen Himmel.

Die Untersuchung nahm mehr als 1.000 Bilder von jedem Stern von mehr als einer Milliarde Sternen am Himmel auf und zeichnete die variable Helligkeit jedes Sterns über Tage, Monate und Jahre auf.

Burdge durchkämmte den Katalog auf der Suche nach Anzeichen von Systemen mit ultrakurzen Umlaufbahnen, deren Dynamik so intensiv sein kann, dass sie dramatische Lichtblitze auslösen und Gravitationswellen aussenden müssen.

Diese scheinen häufig zu blinken, mit einem Zeitraum von weniger als einer Stunde – eine Frequenz, die sich normalerweise auf ein System aus mindestens zwei Objekten bezieht, die sich gegenseitig umkreisen, wobei eines das andere schneidet und kurzzeitig sein Licht blockiert.

Die Entdeckung wurde von der Zwicky Transit Facility (ZTF) gemacht, die am Palomar-Observatorium von Caltech mit Hilfe des WM-Keck-Observatoriums auf Hawaii (im Bild) betrieben wird.

Bridge verwendete einen Algorithmus, um mehr als eine Milliarde Sterne auszusortieren, die jeweils in mehr als 1.000 Bildern aufgezeichnet wurden, die schließlich auf ZTF J1813+4251 identifiziert wurden.

„Dieses Ding tauchte auf, wo ich eine Sonnenfinsternis sah, die alle 51 Minuten passiert, und ich sagte, OK, das ist definitiv eine Binärdatei“, sagte Bridge.

Er und seine Kollegen konzentrierten sich auf das System mit dem WM-Keck-Observatorium auf Hawaii und dem Gran Telescopio Canarias in Spanien.

Sie fanden heraus, dass das erste Objekt wahrscheinlich ein Weißer Zwerg war, 1/100 der Größe der Sonne und etwa der Hälfte ihrer Masse.

Der zweite war ein sonnenähnlicher Stern gegen Ende seines Lebens, die Größe und Masse eines Zehntels der Sonne (etwa so groß wie Jupiter).

Es gibt jedoch etwas, das nichts hinzufügt.

„Dieser Stern ist wie die Sonne, aber die Sonne kann nicht in eine kürzere Umlaufbahn als acht Stunden passen – was ist hier los?“ sagte Brücke.

Er erkannte, dass ZTF J1813+4251 höchstwahrscheinlich eine katastrophale Variable war – eine Entdeckung, die bedeutet, dass es die kürzeste bisher entdeckte katastrophale Orbitalvariable ist.

„Das ist ein spezielles System“, fügte Bridge hinzu. Wir hatten doppeltes Glück, ein System zu finden, das eine große offene Frage beantwortet, eine der sich am besten verhaltenden katastrophalen Variablen, die wir kennen.

Die Entdeckung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Natur temperieren.