I sistemi stellari binari a eclissi sono relativamente comuni nel nostro universo. Per l'osservatore casuale, questi sistemi sembrano una singola stella, ma in realtà sono composti da due stelle in orbita ravvicinata. Lo studio di questi sistemi offre agli astronomi l'opportunità di misurare direttamente le proprietà fondamentali (cioè le masse e i raggi) di questi sistemi e dei rispettivi componenti stellari.
Recentemente, un gruppo di astronomi brasiliani ha osservato uno spettacolo raro nella Via Lattea - un binario eclissante composto da una nana bianca e una nana marrone a bassa massa. Ancora più insolito era il fatto che il ciclo di vita del nano bianco sembrava essere stato interrotto prematuramente dal suo compagno nano marrone, che ha causato la sua morte precoce sottrando lentamente il materiale e "morendo di fame" a morte.
Lo studio che ha dettagliato i loro risultati, intitolato "HS 2231 + 2441: un sistema HW Vir composto da una nana bianca a bassa massa e una nana marrone", è stato recentemente pubblicato il Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. Il team era guidato da Leonardo Andrade de Almeida, un borsista post-dottorato dell'Istituto di astronomia, geofisica e scienze atmosferiche (IAG-USP) dell'Università di San Paolo, insieme a membri dell'Istituto nazionale per la ricerca spaziale (MCTIC) e Università statale di Feira de Santana.
Per motivi di studio, il team ha condotto osservazioni su un sistema stellare binario tra il 2005 e il 2013 utilizzando l'Osservatorio Pico dos Dias in Brasile. Questi dati sono stati quindi combinati con le informazioni del William Herschel Telescope, che si trova nell'Osservatorio del Roque de los Muchachos sull'isola di La Palma. Questo sistema, noto come HS 2231 + 2441, è costituito da una stella nana bianca e un compagno nano marrone.
Le nane bianche, che sono lo stadio finale delle stelle intermedie o di bassa massa, sono essenzialmente ciò che rimane dopo che una stella ha esaurito il suo combustibile a idrogeno ed elio e ha spazzato via i suoi strati esterni. Un nano bruno, d'altra parte, è un oggetto substellare che ha una massa che lo colloca tra quella di una stella e un pianeta. Trovare un sistema binario composto da entrambi gli oggetti insieme nello stesso sistema è qualcosa che gli astronomi non vedono tutti i giorni.
Come ha spiegato Leonardo Andrade de Almeida in un comunicato stampa di FAPESP, “Questo tipo di binario a bassa massa è relativamente raro. Ad oggi sono state osservate solo poche decine. ”
Questa particolare coppia binaria è costituita da una nana bianca che è compresa tra il venti e il trenta per cento della massa del Sole - 28.500 K (28.227 ° C; 50.840 ° F) - mentre la nana marrone è circa 34-36 volte quella di Giove. Questo rende HS 2231 + 2441 il sistema binario ad eclissi meno massiccio finora studiato.
In passato, la primaria (la nana bianca) era una stella normale che si evolveva più velocemente della sua compagna poiché era più massiccia. Una volta esaurito il suo combustibile a idrogeno, ha formato un nucleo che brucia elio. A questo punto, la stella stava per diventare un gigante rosso, che è ciò che accade quando le stelle simili al Sole escono dalla loro fase di sequenza principale. Ciò sarebbe stato caratterizzato da una massiccia espansione, con un diametro superiore a 150 milioni di km (93,2 milioni di mi).
A questo punto, Almeida e i suoi colleghi hanno concluso che ha iniziato a interagire gravitazionalmente con il suo secondario (il nano bruno). Nel frattempo, la nana bruna iniziò ad essere attratta e inghiottita dall'atmosfera del primario (cioè dalla sua fascia), che gli causò la perdita del momento angolare orbitale. Alla fine, la potente forza di attrazione ha superato la forza gravitazionale mantenendo l'involucro ancorato alla sua stella.
Una volta che ciò accadde, gli strati esterni della stella primaria iniziarono a essere strappati via, esponendo il suo nucleo di elio e inviando enormi quantità di materia al nano bruno. A causa di questa perdita di massa, il residuo è effettivamente morto, diventando un nano bianco. Il nano bruno iniziò quindi a orbitare attorno alla sua primaria nana bianca con un breve periodo orbitale di sole tre ore. Come ha spiegato Almeida:
"Questo trasferimento di massa dalla stella più massiccia, l'oggetto primario, al suo compagno, che è l'oggetto secondario, era estremamente violento e instabile, e durò poco tempo ... L'oggetto secondario, che ora è un nano bruno, deve hanno anche acquisito un po 'di materia quando ha condiviso la sua inviluppo con l'oggetto primario, ma non abbastanza per diventare una nuova stella. "
Questa situazione è simile a quella che gli astronomi hanno notato l'estate scorsa mentre studiava il sistema stellare binario noto come WD 1202-024. Anche qui, un compagno nano marrone è stato scoperto in orbita attorno a una primaria nana bianca. Inoltre, il team responsabile della scoperta ha indicato che la nana marrone è stata probabilmente avvicinata alla nana bianca una volta entrata nella fase Red Giant Branch (RGB).
A questo punto, il nano bruno ha spogliato il primario della sua atmosfera, esponendo il nucleo residuo bianco nano. Allo stesso modo, l'interazione del primario con un compagno nano marrone ha causato una morte stellare prematura. Il fatto che due di queste scoperte siano avvenute in un breve periodo di tempo è abbastanza fortuito. Considerando l'età dell'Universo (che ha circa 13,8 miliardi di anni), gli oggetti morti possono essere formati solo in sistemi binari.
Nella sola Via Lattea, circa il 50% delle stelle a bassa massa esiste come parte di un sistema binario mentre le stelle ad alta massa esistono quasi esclusivamente in coppie binarie. In questi casi, circa i tre quarti interagiranno in qualche modo con un compagno - scambiando massa, accelerando le loro rotazioni e infine fondendosi.
Come indicato da Almeida, lo studio di questo sistema binario e di quelli simili potrebbe aiutare seriamente gli astronomi a capire come si formano oggetti caldi e compatti come le nane bianche. "I sistemi binari offrono un modo diretto per misurare il parametro principale di una stella, che è la sua massa", ha detto. "Ecco perché i sistemi binari sono fondamentali per la nostra comprensione del ciclo di vita delle stelle".
Solo negli ultimi anni sono state scoperte stelle bianche nane a bassa massa. Trovare sistemi binari in cui convivono con nani bruni - essenzialmente, stelle fallite - è un'altra rarità. Ma con ogni nuova scoperta, aumentano le opportunità di studiare la gamma di possibilità nel nostro Universo.
