Ta martwa gwiazda ma w sobie coś wyjątkowego
Naukowcy opisali niesamowitą gwiazdkę, która obraza się 716 razy na sekundę.
Badacze analizowali coś naprawdę wyjątkowego. Nie dość, że jest to najszybciej wirujące ciało niebieskie, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, to dodatkowo dochodzi na nim do potężnych eksplozji, które można porównać do wybuchu bomby atomowej.
Gdzie znajduje się ta dziwna gwiazda i co więcej można o niej powiedzieć? Sam zespół badawczy jest zaskoczony zachowaniem tego obiektu.
Szybkie obroty i ekstremalne eksplozje
Pod koniec października tego roku opublikowano pracę badawczą, która opisuje obserwacje układu podwójnego 4U 1820–30. Znajduje się w nim nietypowy obiekt, który przez fakt niestabilnego spalania termojądrowego, doświadcza potężnych eksplozji.
Zespół odkrył to zjawisko za pomocą należącego do NASA teleskopu Neutron star Interior Composition Explorer, który jest zamontowany na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Wykwalifikowany sprzęt pozwalał na precyzyjne pomiary.
W latach od 2017 do 2022 roku zarejestrowano 15 wybuchów, które następnie przeanalizowano. Naukowcy doszli do ciekawych odkryć.
Opisywane ciało niebieskie znajduje się około 26 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Strzelca. Tak, jak było wspomniane, jest częścią układu podwójnego 4U 1820-30. Ten znajduje się w gromadzie kulistej NGC 6624.
Niczym bomba atomowa
Wszystkie zarejestrowane wybuchy wykazały zjawisko ekspansji fotosfery. Oznacza to, że zewnętrzna warstwa gwiazdy rozszerza się i nabrzmiewa pod wpływem wysokiego ciśnienia. Jedna z eksplozji wyróżniała się szczególnie dużą ekspansją – promień emisji wzrósł do 902 km. Była to pierwsza obserwacja tak dużej ekspansji przez teleskop NICER.
Gdy na powierzchni zgromadzi się wystarczająca ilość materiału, na gwieździe neutronowej dochodzi do gwałtownego wybuchu termojądrowego, podobnego do wybuchu bomby atomowej.
Dodatkowo opisywana gwiazda może obracać się ekstremalnie szybko – nawet do ponad 710 razy na sekundę. Jeśli uda się to potwierdzić, to będzie to najszybciej wirująca gwiazda neutronowa w układzie rentgenowskim jaką do tej pory opisano.
Badaliśmy eksplozje termojądrowe z tego układu, a następnie znaleźliśmy niezwykłe oscylacje, sugerujące, że gwiazda neutronowa obraca się wokół swojej osi z zawrotną prędkością 716 razy na sekundę.
Jeśli przyszłe obserwacje to potwierdzą, gwiazda neutronowa 4U 1820-30 będzie jednym z najszybciej wirujących obiektów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano we Wszechświecie, dorównując jedynie innej gwieździe neutronowej o nazwie PSR J1748-2446.
NICER umożliwia pomiary fotonów rentgenowskich w zakresie 0,2–12 keV, co pozwala na bardzo precyzyjne analizy czasowe i spektroskopowe. Dane zebrano z filtracją, uwzględniając jedynie te obserwacje, które spełniały rygorystyczne kryteria, takie jak odpowiedni kąt względem Ziemi, co minimalizowało wpływ zakłóceń na zgromadzone liczby.
Drugim mieszkańcem układu podwójnego 4U 1820-30 jest inny „gwiezdny trup”, biały karzeł. Jest to rodzaj pozostałości, które gwiazdy o masie porównywalnej do Słońca zostawiają po sobie, gdy umierają.
Ten również może pochwalić się pokaźną prędkością. Okrąża swoją towarzyszkę raz na 11 minut. Oznacza to, że jest to układ podwójny gwiazd o najkrótszym okresie orbitalnym, jaki kiedykolwiek zaobserwowano.
Czym są gwiazdy neutronowe?
Gwiazdy neutronowe powstają, gdy znacznie masywniejszym gwiazdom, o masie co najmniej 8 razy większej niż masa Słońca, zabraknie paliwa do syntezy jądrowej. Wtedy takie ciało zapada się gwałtownie pod wpływem własnej grawitacji i ciśnienia.
Dochodzi do eksplozji supernowej, pozostawiając po sobie bardzo gęste, małe jądro, czyli właśnie gwiazdę neutronową. Gwiazdy tego typu mają masę ok. 2 mas Słońca.
Na Wikipedii czytamy, że łyżeczka (3 cm³) materii w tak gęstym stanie ma masę około 6 miliardów ton.
Nowe odkrycia pozwalają lepiej zrozumieć skomplikowane procesy, które zachodzą w układach podwójnych z gwiazdami neutronowymi. Dzięki zaawansowanym sprzętom, takim jak właśnie NICER naukowcy mogą badać te zjawiska w szczegółowy sposób.
4U 1820–30 jest tak ciekawy, ponieważ pokazuje wiele złożonych procesów i wyróżnia się na tle innych odkryć w tej kategorii. Niesamowicie szybkie obroty ciała niebieskiego czy eksplozje przypominające wybuch bomby atomowej to tylko część interesujących aspektów.
Oczywiście to nie koniec obserwacji opisywanego układu podwójnego. Naukowcy dalej będą prowadzić analizy i badania, by jeszcze lepiej opisać procesy termojądrowe zachodzące na gwiazdach neutronowych.
Źródła: https://www.space.com/neutron-star-4U182030-speed-demon-fastest-star
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad794e
https://www.sciencealert.com/wild-star-discovered-spinning-an-incredible-716-times-per-second
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gwiazda_neutronowa
