Gli astronomi che utilizzano i telescopi Gemini North e Keck II hanno scrutato all'interno di un violento sistema stellare binario per scoprire che una delle stelle interagenti ha perso così tanta massa per il suo partner che è regredita a uno strano corpo inerte che non assomiglia a nessun tipo di stella noto.
Incapace di sostenere la fusione nucleare al suo interno e destinato a orbitare con il suo partner nano bianco molto più energico per milioni di anni, la stella morta è essenzialmente un nuovo tipo indeterminato di oggetto stellare.
"Come la linea classica sul partner in lutto in una relazione romantica, la stella del donatore più piccola ha dato, e dato, e ha dato un po 'di più finché non gli è rimasto nulla da dare", afferma Steve B. Howell, un astronomo con Wisconsin-Indiana-Yale -NOAO (WIYN) telescopio e National Optical Astronomy Observatory, Tucson, AZ. “Ora la stella del donatore ha raggiunto un vicolo cieco: è troppo grande per essere considerata un superpianeta, la sua composizione non corrisponde ai nani marroni noti ed è troppo bassa per essere una stella. Non esiste una vera categoria per un oggetto in tale limbo ".
Il sistema binario, noto come EF Eridanus (abbreviato EF Eri), si trova a 300 anni luce dalla Terra nella costellazione di Eridano. EF Eri è costituito da una debole stella nana bianca con circa il 60 percento della massa del Sole e l'oggetto donatore di tipo sconosciuto, che ha una massa stimata di solo 1/20 di una massa solare.
Howell e Thomas E. Harrison della New Mexico State University hanno effettuato misurazioni a infrarossi di alta precisione del sistema stellare binario utilizzando le capacità spettrografiche del Near Infrared Imager (NIRI) sul telescopio Gemini North e NIRSPEC su Keck II, entrambi su Mauna Kea a dicembre 2002 e settembre 2003, rispettivamente. Nel settembre 2002 sono state fatte osservazioni di supporto con il telescopio da 2,1 metri presso l'Osservatorio nazionale di Kitt Peak vicino a Tucson.
EF Eri è un tipo di sistema stellare binario noto come variabili cataclismiche magnetiche. Questa classe di sistemi può produrre molti più di questi oggetti "morti" di quanto gli scienziati abbiano realizzato, afferma Harrison, coautore di un articolo sulla scoperta che sarà pubblicato nel numero del 20 ottobre del Astrophysical Journal. "Questi tipi di sistemi non sono generalmente considerati all'interno delle solite figure di censimento dei sistemi stellari in una galassia tipica", afferma Harrison. "Certamente dovrebbero essere considerati con più attenzione."
La nana bianca in EF Eri è un residuo compresso e bruciato di una stella di tipo solare che ora ha circa lo stesso diametro della Terra, sebbene emetta ancora abbondanti quantità di luce visibile. Howell e Harrison hanno osservato EF Eri nell'infrarosso perché la luce infrarossa della coppia è naturalmente dominata dal calore e dalle emissioni più lunghe della lunghezza d'onda dell'oggetto secondario.
Il lavoro di investigatore scientifico per dedurre i componenti di questo sistema binario è stato notevolmente complicato dalla radiazione del ciclotrone emessa mentre gli elettroni liberi si muovono a spirale lungo le potenti linee del campo magnetico della nana bianca. Il campo magnetico della nana bianca è circa 14 milioni di volte più potente di quello del sole. La radiazione ciclotron risultante viene emessa principalmente nella parte infrarossa dello spettro.
“Nella nostra spettroscopia iniziale di EF Eri, abbiamo notato che alcune parti della luce a infrarossi continuum sono diventate circa 2-3 volte più luminose per un periodo di tempo, quindi sono scomparse. Questo schiarimento ha ripetuto ogni orbita e quindi doveva avere un'origine all'interno del binario ”, spiega Howell. "Inizialmente pensavamo che il cambiamento di luminosità derivasse dalla differenza tra un lato riscaldato e un lato più freddo dell'oggetto donatore, ma ulteriori osservazioni con Gemini e Keck hanno invece indicato la radiazione ciclotronica. "Vediamo" questo componente aggiuntivo a infrarossi nelle fasi che si verificano quando la radiazione viene irradiata nella nostra direzione, e non la vediamo quando la radiazione punta in altre direzioni ".
Il periodo orbitale di 81 minuti dei due oggetti fu probabilmente di quattro o cinque ore quando il processo di trasferimento di massa iniziò circa cinque miliardi di anni fa. In origine, l'oggetto secondario poteva anche avere dimensioni simili al Sole, con forse il 50-100 percento di una massa solare.
"Quando inizia questo processo interattivo di trasferimento di massa dalla stella secondaria alla nana bianca e perché si è fermato, entrambi rimangono sconosciuti a noi", afferma Howell. Durante questo processo, esplosioni ripetute ed esplosioni di novae erano molto probabili. La fisica del processo ha anche portato i due oggetti ad avvicinarsi a spirale. Oggi, i due oggetti orbitano l'uno attorno all'altro alla stessa distanza della distanza dalla Terra alla Luna. L'oggetto donatore è regredito a un corpo con un diametro approssimativamente uguale al pianeta Giove.
La potenza di osservazione combinata dei telescopi Gemini da 8 metri e Keck da 10 metri e dei loro grandi specchi primari, che erano essenziali per questa ricerca, afferma Howell, chiarisce che né le caratteristiche spettrali del donatore né la sua composizione corrispondono a nessun tipo noto di nano bruno o pianeta.
La Derek Homeier University of Georgia ha creato una serie di modelli di computer che tentano di replicare le condizioni di EF Eri, ma anche i migliori di questi non corrispondono perfettamente.
La forma degli spettri indica un oggetto molto interessante (circa 1.700 gradi Kelvin, equivalente a un nano marrone freddo), ma non ha la stessa forma dettagliata o le caratteristiche chiave degli spettri nani marroni. Le stelle normali più fredde (stelle di tipo M di massa molto bassa) sono circa 2.500 gradi K e Giove è 124 gradi K. Si stima che gli esopianeti "Giove caldo" vicini rilevati indirettamente da altri astronomi usando il loro effetto gravitazionale sulle loro stelle madri essere 1.000-1.600 gradi K.
C'è una piccola possibilità che il sistema EF Eri potesse originariamente consistere nel progenitore dell'attuale stella nana bianca e in una sorta di "super-pianeta" che è sopravvissuto all'evoluzione della nana bianca per portare al sistema osservato ora, ma questo è considerato improbabile.
"Esistono circa 15 altri sistemi binari conosciuti che potrebbero essere simili a EF Eri, ma nessuno è stato studiato abbastanza per dirlo", afferma Howell. "Stiamo lavorando su alcuni di questi in questo momento e stiamo cercando di migliorare i nostri modelli per adattarli meglio agli spettri infrarossi".
Co-autori di questo articolo su EF Eri sono Paula Szkody dell'Università di Washington a Seattle e Joni Johnson e Heather Osborne dello Stato del New Mexico.
Il telescopio WIYN da 3,5 metri si trova presso il Kitt Peak National Observatory, a 55 miglia a sud-ovest di Tucson, in Arizona. Kitt Peak National Observatory fa parte del National Optical Astronomy Observatory, che è gestito dalla Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), Inc., in virtù di un accordo di cooperazione con la National Science Foundation (NSF).
Le agenzie di ricerca nazionali che formano il partenariato dell'Osservatorio Gemini includono: la National Science Foundation degli Stati Uniti (NSF), il Consiglio di ricerca in fisica e astronomia delle particelle del Regno Unito (PPARC), il Consiglio di ricerca nazionale canadese (NRC), il Comisi cileno? Nacional de Investigaci ? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), l'Australian Research Council (ARC), il Consejo argentino Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) e il brasiliano Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico ( CNPq). L'Osservatorio è gestito da AURA in virtù di un accordo di cooperazione con NSF.
The W.M. Keck Observatory è gestito dalla California Association for Research in Astronomy (CARA), una partnership scientifica del California Institute of Technology, dell'Università della California e della National Aeronautics and Space Administration.
Fonte originale: Gemini
