Zoeken in het universum naar vreemde nieuwe sterrenstelsels kan leiden tot behoorlijk interessante vondsten. En soms, het kan verschijnselen opleveren die in tegenspraak zijn met alles wat we denken te weten over de vorming en evolutie van sterren. Dergelijke vondsten zijn niet alleen fascinerend en opwindend, ze geven ons de kans om onze modellen van hoe het universum is ontstaan ​​uit te breiden en te verfijnen.

Bijvoorbeeld, een recent onderzoek uitgevoerd door een internationaal team van wetenschappers heeft aangetoond hoe de recente ontdekking van een binair systeem - een milliseconde pulsar en een kleine witte dwerg (LMWD) - conventionele ideeën over stellaire evolutie heeft getrotseerd. Terwijl in het verleden werd aangenomen dat dergelijke systemen cirkelvormige banen hadden, de witte dwerg in deze specifieke dubbelster draait met extreme excentriciteit om de pulsar!

Om het af te breken, conventionele wijsheid stelt dat LMWD's het product zijn van binaire evolutie. De reden hiervoor is dat onder normale omstandigheden, zo'n ster - met een lage massa maar een ongelooflijke dichtheid - zou zich pas vormen nadat hij al zijn nucleaire brandstof heeft verbruikt en zijn buitenste lagen als planetaire nevel heeft verloren. Gezien de massa van deze ster, het zou ongeveer 100 miljard jaar duren voordat het vanzelf zou gebeuren - d.w.z. langer dan de leeftijd van het heelal.

Als zodanig, algemeen wordt aangenomen dat ze het resultaat zijn van paren met andere sterren - in het bijzonder, milliseconde radiopulsars (MSP's). Dit is een aparte populatie van neutronensterren met snelle spinperioden en magnetische velden die enkele ordes van grootte zwakker zijn dan die van "normale" pulsars. Men denkt dat deze eigenschappen het resultaat zijn van massaoverdracht met een begeleidende ster.

In principe, MSP's die rond een ster draaien, zullen ze langzaam van hun massa ontdoen, hun buitenste lagen afzuigen en ze in een witte dwerg veranderen. De toevoeging van deze massa aan de pulsar zorgt ervoor dat deze sneller draait en zijn magnetische veld begraaft, en stript ook de begeleidende ster tot een witte dwerg. In dit scenario, de excentriciteit van de baan van de LMWD rond de pulsar zal naar verwachting verwaarloosbaar zijn.

Echter, als we kijken naar het dubbelstersysteem PSR J2234+0511, het internationale team merkte iets heel anders op. Hier, ze vonden een witte dwerg met een lage massa gecombineerd met een milliseconde pulsar waar de witte dwerg omheen cirkelde met een periode van 32 dagen en een extreme excentriciteit (0,13). Aangezien dit de huidige modellen van witte dwergsterren tart, het team ging op zoek naar verklaringen.

Zoals Dr. John Antoniadis – een onderzoeker van het Dunlap Institute aan de Universiteit van Toronto en de hoofdauteur van de studie – aan universe Today via e-mail vertelde:

"Milliseconde pulsar-LMWD binaire bestanden zijn heel gebruikelijk. Volgens het gevestigde formatiescenario, deze systemen evolueren uit röntgendubbelsterren met een lage massa waarin een neutronenster materie van een gigantische ster aanwast. Eventueel, deze ster evolueert naar een witte dwerg en de neutronenster wordt een millisecondepulsar. Vanwege de sterke getijdenkrachten tijdens de massa-overdrachtsepisode, de banen van deze systemen zijn extreem cirkelvormig, met excentriciteiten van ~ 0.000001 of zo."

Ter wille van hun studie, die onlangs verscheen in de Astrofysisch tijdschrift – getiteld "An Eccentric Binary Millisecond Pulsar with a Helium White Dwarf Companion in the Galactic Field" - het team vertrouwde op nieuw verkregen optische fotometrie van het systeem geleverd door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), en spectroscopie van de Very Large Telescope van het Palomar Observatorium in Chili.

In aanvulling, ze raadpleegden recente studies waarin werd gekeken naar andere dubbelstersystemen die dezelfde soort excentrieke relatie vertonen. "We kennen nu [van] 5 systemen die van dit beeld afwijken omdat ze excentriciteiten van ~ 0,1 hebben, d.w.z. meerdere orden van grootte groter dan wat in het standaardscenario wordt verwacht, "zei Antoniadis. "Interessant, ze lijken allemaal vergelijkbare excentriciteiten en omlooptijden te hebben."

Van dit, ze waren in staat om de temperatuur (8600 ± 190 K) en snelheid ( km/s) af te leiden van de metgezel van de witte dwerg in het dubbelstersysteem. Gecombineerd met beperkingen op de massa's van de twee lichaamsdelen - 0,28 zonsmassa's voor de witte dwerg en 1,4 voor de pulsar - evenals hun stralen en oppervlaktezwaartekracht, ze testten vervolgens drie mogelijke verklaringen voor hoe dit systeem tot stand kwam.

Deze omvatten de mogelijkheid dat neutronensterren (zoals de millseconde-pulsar die hier wordt waargenomen) zich vormen door een accretie-geïnduceerde ineenstorting van een massieve witte dwerg. evenzo, ze overwogen of neutronensterren een transformatie ondergaan als ze materiaal aangroeien, waardoor ze quarksterren worden. Tijdens dit proces, het vrijkomen van gravitatie-energie zou verantwoordelijk zijn voor het induceren van de waargenomen excentriciteit.

Tweede, ze overwogen de mogelijkheid - consistent met de huidige modellen van stellaire evolutie - dat LMWD's binnen een bepaald massabereik sterke stellaire winden hebben als ze erg jong zijn (vanwege onstabiele waterstoffusie). Het team heeft daarom gekeken of deze sterke sterrenwinden eerder in de geschiedenis van het systeem de baan van de pulsar hadden kunnen verstoren.

Laatste, ze overwogen de mogelijkheid dat een deel van het materiaal dat in het verleden door de witte dwerg is vrijgekomen (vanwege dezelfde stellaire wind) een kortstondige cirkelvormige schijf zou kunnen hebben gevormd. Deze schijf zou dan fungeren als een derde lichaam, het systeem te verstoren en de excentriciteit van de baan van de witte dwerg te vergroten. Uiteindelijk, zij achtten de eerste twee scenario's onwaarschijnlijk, omdat de massa die werd afgeleid voor de pulsar-voorloper niet consistent was met beide modellen.

Echter, het derde scenario, waarbij interactie met een circumbinaire schijf verantwoordelijk was voor de excentriciteit, consistent was met hun afgeleide parameters. Bovendien, het derde scenario voorspelt hoe (binnen een bepaald massabereik) er geen cirkelvormige dubbelsterren met vergelijkbare omlooptijden zouden moeten zijn - wat consistent is met alle bekende voorbeelden van dergelijke systemen. Zoals Dr. Antoniadis uitlegde:

"Deze waarnemingen laten zien dat de begeleidende ster in dit systeem inderdaad een witte dwerg met een lage massa is. de massa van de pulsar lijkt te laag te zijn voor #2 en iets te hoog voor #1. We bestuderen ook de baan van de dubbelster in de Melkweg, en het lijkt erg op wat we vinden voor röntgendubbelsterren met een lage massa. Deze bewijsstukken pleiten samen voor de schijfhypothese."

Natuurlijk, Dr. Antoniadis en zijn collega's geven toe dat er meer informatie nodig is voordat hun hypothese als correct kan worden beschouwd. Echter, als hun resultaten worden bevestigd door toekomstig onderzoek, dan verwachten ze dat het een waardevol hulpmiddel zal zijn voor toekomstige astronomen en astrofysici die de interactie tussen dubbelstersystemen en cirkelvormige schijven willen bestuderen.

In aanvulling, de ontdekking van dit binaire systeem met hoge excentriciteit zal het de komende jaren gemakkelijker maken om de massa's van witte dwergen met een lage massa met extreme precisie te meten. Dit zou op zijn beurt astronomen moeten helpen om de eigenschappen van deze sterren en wat leidt tot hun vorming beter te begrijpen.

Zoals de geschiedenis ons heeft geleerd, het begrijpen van het universum vereist een serieuze toewijding aan het proces van voortdurende ontdekking. En hoe meer we ontdekken, hoe vreemder het lijkt te worden, dwingen ons te heroverwegen wat we denken te weten.