Odkryto nowy sposób produkcji promieniowania rentgenowskiego w gwiazdach

Artykuł opisujący odkrycie został opublikowany w czasopiśmie Nature Astronomy (https://doi.org/10.1038/s41550-018-0639-1).

Jak tłumaczą przedstawiciele Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego (OAUW) w przesłanej PAP informacji prasowej, zarówno Słońce, jak i inne gwiazdy w Drodze Mlecznej emitują promieniowanie w zakresie widzialnym, widoczne dla naszych oczu. Astronomowie znają jednak wiele obiektów, które wyświecają znaczną część energii w formie promieniowania rentgenowskiego – tego właśnie dotyczy nowe odkrycie.

Gigantyczny rozbłysk gwiazdy

Obiektem zainteresowania naukowców była gwiazda znajdująca się Małym Obłoku Magellana, czyli w sąsiedniej galaktyce, odległej od Drogi Mlecznej o około 200 tysięcy lat świetlnych. Ten obszar nieba jest regularnie badany od kilkunastu lat przez astronomów z zespołu OGLE z OAUW. Badany obiekt to w rzeczywistości układ dwóch gwiazd – czerwonego olbrzyma i białego karła (układ kataklizmiczny). Nosi on nazwę ASASSN-16oh, a jego rozbłysk zaobserwowano w grudniu 2016 roku. Obserwacje fotometryczne pokazały, że gwiazda pojaśniała kilkadziesiąt razy.

Aby sprawdzić co spowodowało pojaśnienie ASASSN-16oh, astronomowie skierowali na ten obiekt orbitalne obserwatoria rentgenowskie: Swift i Chandra. Zauważyli, że gwiazda emitowała duże ilości promieniowania rentgenowskiego, które musiało powstać w materii o temperaturze blisko miliona stopni.

Do tej pory uważano, że tzw. miękkie promieniowanie rentgenowskie (czyli promieniowanie rentgenowskie o najniższych energiach, które powstaje w bardzo gorącej materii, o temperaturze kilkuset tysięcy stopni) może powstawać tylko w wyniku reakcji termojądrowych zachodzących na powierzchni białych karłów – małych, wypalonych gwiazd, które ściągają świeże paliwo (gaz zawierający wodór) z gwiazd-sąsiadek. Kiedy zgromadzi się dostatecznie dużo gazu i stanie się on wystarczająco gorący, rozpoczyna się w nim łańcuch reakcji termojądrowych i cała powierzchnia gwiazdy wybucha.

To jednak nie pasuje do obserwacji zebranych przez astronomów: wykluczają one tak gwałtowną eksplozję. Emisja rentgenowska pochodzi z niewielkiego fragmentu powierzchni białego karła.

Naukowcy uważają, że promieniowanie rentgenowskie powstało w wyniku akrecji – procesu gromadzenia się materii na powierzchni białego karła. ASASSN-16oh to w rzeczywistości układ dwóch gwiazd – czerwonego olbrzyma i białego karła. Ponieważ przepływ materii z jednej gwiazdy na drugą nie jest stabilny, to kiedy gaz zaczyna opadać w większym tempie, jasność całego układu gwałtownie rośnie.

Jak podkreślają przedstawiciele OAUW, odkrycie pokazuje, że w przyrodzie istnieją dwa rodzaje produkcji miękkiego promieniowania rentgenowskiego: reakcje syntezy termojądrowej i akrecja.

Co z tego wynika?

Informacja ta jest ważna nie tylko dla astronomów zajmujących się badaniem źródeł promieniowania rentgenowskiego w kosmosie – może ona przyczynić się również do lepszego zrozumienia ekspansji Wszechświata. Do pomiarów rozszerzania się Wszechświata wykorzystuje się bowiem supernowe typu Ia. Uważa się, że ich moc promieniowania jest stała: mierząc obserwowaną jasność supernowej można zmierzyć odległość do macierzystej galaktyki.

Przypuszcza się, że supernowe typu Ia powstają w wyniku wybuchów białych karłów, jednak mechanizm eksplozji i ich pochodzenie nie są dobrze zrozumiane i nie wiadomo czy supernowe powstałe w najstarszych galaktykach wyglądają tak samo jak te obecne. Opublikowane w Nature Astronomy odkrycie pokazuje, że podobne do ASASSN-16oh układy biały karzeł-czerwony olbrzym, mogą stać się w przyszłości supernowymi typu Ia.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl