science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Dansende sterren en zwarte gaten in een kosmische gaswolk:nieuw onderzoek naar de gemeenschappelijke envelopfase

Neutronensternevel. Krediet:NASA/CXC/SAO:röntgenfoto; NASA/JPL-Caltech:Infrarood

De meeste massieve sterren worden geboren in dubbelsterren (en soms driedubbele, verviervoudigd, enzovoort). Naarmate sterren ouder worden, ze worden groter in omvang door een honderdvoudige of zelfs duizendvoudige expansie. Wanneer sterren in dubbelsterren uitdijen, delen van hen naderen de andere ster in de dubbelster, waarvan de zwaartekracht dan de buitenste delen van de uitdijende ster kan aftrekken. Het resultaat is massaoverdracht van de ene ster naar de andere.

Gebruikelijk, massa wordt geleidelijk overgedragen. Maar soms, hoe meer massa er wordt overgedragen, des te meer massa wordt weggetrokken in een op hol geslagen proces. De buitenste lagen van de ene ster omringen de andere volledig in een fase die bekend staat als de gemeenschappelijke envelop. Tijdens deze fase, de dichte kernen van de twee sterren draaien om elkaar in de wolk, of envelop, van aardgas. Het gas sleept aan de stellaire kernen, waardoor ze in een spiraal terechtkomen; dit verwarmt de gemeenschappelijke envelop, die kan worden uitgestoten. De kernen kunnen meer dan 100 keer dichterbij eindigen dan ze begonnen.

Men denkt dat deze gemeenschappelijke envelopfase een cruciale rol speelt bij het vormen van ultracompacte objectbinaries, inclusief bronnen van zwaartekrachtsgolven; echter, het proces wordt slecht begrepen.

In een onlangs aanvaarde paper van de Astrofysisch tijdschrift , Soumi De en medewerkers van het ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) verkenden de gemeenschappelijke envelopfase door middel van gedetailleerde computersimulaties. Ze gebruikten windtunnelmodellen waarin een stellaire kern, een neutronenster of een zwart gat wordt geteisterd door de wind van gas, die zijn baan door de envelop weergeeft. Hoewel dit een vereenvoudiging is van de volledige driedimensionale fysica van de gemeenschappelijke envelop, de hoop is dat deze benadering het mogelijk maakt om de belangrijkste kenmerken van het probleem te begrijpen.

Diagram van hoe een gemeenschappelijk omhulsel wordt gevormd tussen twee sterren. Krediet:Wiki Commons

Een animatie van een van de modellen kun je hier bekijken.

Co-auteur en OzGrav CI Ilya Mandel zegt:"De resultaten onthulden de weerstandskrachten en de accretiesnelheid op het zwarte gat. Samen, hiermee kunnen we voorspellen hoeveel het zwarte gat zal groeien tijdens de gemeenschappelijke envelopfase. Hoewel een naïeve schatting suggereert dat zwarte gaten in deze fase veel massa zouden moeten winnen, we vinden dat dat niet het geval is, en de zwarte gaten worden niet veel zwaarder. En dit heeft belangrijke gevolgen voor het begrijpen van de fusiesnelheden en massaverdelingen van zwaartekrachtgolfbronnen."