私たちの宇宙では、皆既星連星系が比較的一般的です。ふつうに見ると、これらのシステムは単一の星のように見えますが、実際には2つの星が接近して周回しています。これらのシステムの研究は、天文学者にこれらのシステムの基本的な特性(つまり、質量と半径)を直接測定する機会を提供します。
最近、ブラジルの天文学者のチームが、天の川の珍しい光景を観察しました。白い小人と低質量の茶色の小人で構成される日食です。さらに珍しいのは、白色の小人のライフサイクルが茶色の小人の仲間によって時期尚早に短縮されたように見えたため、材料をゆっくり吸い上げて「飢餓状態」にして初期の死を引き起こしたことです。
「HS 2231 + 2441:低質量の白色矮星と茶色の矮星によって構成されるHW Virシステム」と題された、彼らの発見を詳述した研究が最近発表されました。 王立天文学会の月次通知。チームは、サンパウロ大学の地球物理学および大気科学研究所(IAG-USP)のポスドク研究員であるレオナルドアンドラーデデアルメイダ、および国立宇宙研究所(MCTIC)のメンバーとともに、フェイラデサンタナ州立大学。
彼らの研究のために、チームはブラジルのピコドスディアス天文台を使用して、2005年から2013年までの連星系の観測を行いました。このデータは、ラパルマ島のロケデロスムチャチョス天文台にあるウィリアムハーシェル望遠鏡からの情報と組み合わされました。 HS 2231 + 2441として知られているこのシステムは、白色矮星と褐色矮星で構成されています。
中間または低質量の星の最終段階である白い矮星は、星が水素とヘリウムの燃料を使い果たし、外層を吹き飛ばした後に残るものです。一方、茶色の小人は、星と惑星の間にある質量を持つ星状物体です。同じシステムで両方のオブジェクトで構成されるバイナリシステムを見つけることは、天文学者が日常的に目にすることのないものです。
Leonardo Andrade de AlmeidaがFAPESPのプレスリリースで説明したように、「このタイプの低質量バイナリは比較的まれです。今日までに観察されたのはわずか数ダースです。」
この特定のバイナリペアは、太陽の質量が28〜500 K(28,227°C; 50,840°F)の20〜30%の白色矮星で構成され、茶色の矮星は木星のおよそ34〜36倍です。これにより、HS 2231 + 2441は、これまでに研究された中で最も大規模な日食バイナリシステムになります。
かつて、プライマリー(白い小人)は通常の星で、より重いため、その伴星よりも速く進化しました。水素燃料を使い果たすと、ヘリウム燃焼コアが形成されました。この時点で、星は赤い巨星になりつつありました。これは、太陽のような星がメインシーケンスフェーズを終了すると起こります。これは、その直径が1億5,000万km(9,320万mi)を超える大規模な拡張を特徴としていました。
この時点で、アルメイダと彼の同僚は、それが二次的なもの(茶色の小人)と重力的に相互作用し始めたと結論付けました。一方、茶色の小人は、プライマリーの大気(つまり、エンベロープ)に引き付けられて飲み込まれ、軌道角運動量を失いました。結局、強力な引力が重力を上回り、エンベロープを星に固定したままにしました。
これが起こると、主星の外層が剥ぎ取られ始め、ヘリウムのコアが露出し、大量の物質が褐色矮星に送られました。この質量の減少により、残骸は効果的に死に、白色矮星になった。その後、褐色矮星は、わずか3時間という短い軌道周期で、その白色矮星の1次軌道を周回し始めました。アルメイダが説明したように:
「一次天体であるより大きな星から、二次天体であるその伴星への質量の移動は、非常に激しく不安定であり、短時間続きました…二次天体である茶色の矮星は、また、封筒を主要なオブジェクトと共有したときに、いくつかの問題が発生しましたが、新しい星になるには不十分です。」
この状況は、WD 1202-024として知られている連星系を研究しているときに、天文学者がこの夏に気付いたものと似ています。ここでも、茶色の小人の伴侶が白い小人の小惑星を周回しているのが発見されました。さらに、発見を担当したチームは、茶色の小人が赤巨枝(RGB)フェーズに入ると、白の小人に近づいた可能性が高いことを示しました。
この時点で、褐色矮星は大気の主要部分を剥ぎ取り、白色矮星の残存コアを露出させました。同様に、初等者と褐色矮星の仲間との相互作用は、恒星の早期死を引き起こしました。そのような2つの発見が短期間で起こったという事実は、非常に偶然です。宇宙の時代(およそ138億年前)を考えると、死んだオブジェクトはバイナリシステムでのみ形成できます。
天の川だけでも、低質量の星の約50%は連星系の一部として存在しますが、大質量の星はほぼ独占的に連星のペアで存在します。これらの場合、およそ4分の3が何らかの方法でコンパニオンと相互作用します。つまり、質量を交換し、回転を加速させ、最終的にマージします。
アルメイダが示したように、このバイナリシステムおよびそのようなシステムの研究は、白い矮星のような熱くてコンパクトな物体がどのように形成されるかを天文学者が理解するのに非常に役立ちます。 「バイナリシステムは、その質量である星の主要なパラメータを測定する直接的な方法を提供します」と彼は言った。 「だからこそ、星のライフサイクルを理解する上で、バイナリシステムは非常に重要です。」
低質量の白色矮星が発見されたのは、最近のことです。茶色の小人と共存するバイナリシステムを見つけることは、別の珍しいことです。しかし、新たな発見があるたびに、宇宙の可能性の範囲を研究する機会が増えます。