Przez długi czas regularne impulsy radiowe z GPM J071507−114153 należały do grupy zjawisk, których astronomowie nie potrafili przekonująco wyjaśnić. Sygnał pojawia się mniej więcej co 7,9 minuty, a nowe obserwacje pozwoliły wreszcie ustalić, że jego źródło znajduje się w niezwykłym układzie podwójnym oddalonym o ponad 5000 lat świetlnych.
GPM J071507−114153 składa się z białego karła oraz gwiazdy typu G, czyli obiektu należącego do tej samej klasy widmowej co Słońce. Badacze prześledzili ruch źródła impulsów i wykazali, że emisja powstaje bardzo blisko białego karła albo bezpośrednio w jego otoczeniu. Wyniki opublikowano 12 listopada w „Nature Astronomy”.
Najważniejsze informacje w skrócie:
- impulsy radiowe powtarzają się co około 7,9 minuty;
- źródłem jest układ GPM J071507−114153;
- tworzą go biały karzeł i gwiazda typu G podobna do Słońca;
- cały układ obiega wspólny środek masy w około 1,3 dnia;
- sygnały pochodzą z okolic białego karła;
- system znajduje się ponad 5000 lat świetlnych od Ziemi;
- to pierwszy taki przypadek z białym karłem i gwiazdą podobną do Słońca;
- wyniki opublikowano w „Nature Astronomy”.
Co 7,9 minuty z układu dociera kolejny impuls radiowy
GPM J071507−114153 należy do rzadkiej grupy tzw. long-period transients, czyli długookresowych przejściowych źródeł radiowych. Takie obiekty wysyłają silnie spolaryzowane impulsy w odstępach liczonych w minutach albo godzinach, a astronomowie wciąż próbują ustalić, jakie mechanizmy odpowiadają za ich powstawanie.
W przypadku GPM J071507−114153 sygnał powtarza się co około 7,9 minuty. Sama regularność była znana już wcześniej, ale przez długi czas nie było wiadomo, który składnik układu podwójnego odpowiada za emisję.
Przełom przyniosła analiza ponad 100 godzin obserwacji radiowych. Naukowcy zauważyli niewielkie przesunięcia w czasie nadejścia kolejnych impulsów, które odpowiadały ruchowi białego karła wokół wspólnego środka masy układu.
Dzięki temu udało się powiązać źródło sygnału właśnie z białym karłem albo jego bezpośrednim otoczeniem. To znacznie zawęża liczbę możliwych wyjaśnień i pozwala lepiej zrozumieć, skąd biorą się tak regularne impulsy radiowe.
Może Cię zainteresować: Ta eksplozja wydarzyła się 845 lat temu. Astronomowie nadal nie wiedzą dokładnie, co ją spowodowało
Biały karzeł krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca
Obserwacje optyczne wykonane przez W.M. Keck Observatory potwierdziły, że drugim składnikiem układu jest gwiazda typu G. To szczególnie ciekawy wynik, ponieważ wcześniej podobne długookresowe źródła radiowe wiązano przede wszystkim z układami zawierającymi znacznie mniejsze i chłodniejsze czerwone karły.
W przypadku GPM J071507−114153 mamy układ z gwiazdą znacznie bardziej przypominającą nasze Słońce. Biały karzeł oraz jego towarzysz okrążają wspólny środek masy w czasie około 1,3 dnia.
Analiza impulsów pokazuje jednocześnie, że emisja powstaje bardzo blisko białego karła. Badacze nie muszą więc już wybierać pomiędzy dwoma składnikami układu bez dodatkowych danych, ponieważ ruch źródła radiowego odpowiada ruchowi zwartej gwiazdy.
Może Cię zainteresować: Wenus mogła „pożreć” własny księżyc. Nowy model wyjaśnia zagadkę sąsiadki Ziemi
Pole magnetyczne obu gwiazd prawdopodobnie napędza emisję
Sam biały karzeł nie wyjaśnia jeszcze całego mechanizmu. Najbardziej prawdopodobny scenariusz zakłada, że kluczowe znaczenie ma jego silne pole magnetyczne oraz oddziaływanie z drugą gwiazdą.
Kiedy biały karzeł porusza się po orbicie, jego magnetosfera oddziałuje z plazmą i polem magnetycznym gwiazdy typu G. W takich warunkach mogą powstawać uporządkowane wiązki promieniowania radiowego, które co kilka minut przecinają kierunek prowadzący w stronę Ziemi.
Podobny sposób emisji znamy z pulsarów, choć najczęściej są nimi gwiazdy neutronowe. Białe karły obracają się znacznie wolniej i mają inną budowę, dlatego znalezienie układu emitującego tak regularne impulsy pomaga wyjaśnić, w jaki sposób podobny mechanizm może działać również w przypadku pozostałości po gwiazdach podobnych do Słońca.
Impulsy zdradziły również burze na drugiej gwieździe
Radiowe obserwacje dały astronomom jeszcze jedną ciekawą informację. Gdy biały karzeł przechodził za swoim towarzyszem, właściwości impulsów ulegały szybkim zmianom.
Zespół wiąże je z rotacją Faradaya, czyli zmianą polaryzacji fal radiowych podczas przechodzenia przez namagnesowaną plazmę. Pozwoliło to wykryć prawdopodobną protuberancję gwiazdową – ogromną strukturę z plazmy unoszącą się nad powierzchnią gwiazdy typu G.
Takie zjawiska zachodzą również na Słońcu i są związane z aktywnością magnetyczną, rozbłyskami oraz koronalnymi wyrzutami masy. Tutaj astronomowie śledzą podobne procesy na gwieździe znajdującej się ponad 5000 lat świetlnych od Ziemi, korzystając wyłącznie z zachowania impulsów radiowych wysyłanych przez jej towarzysza.
To inny rodzaj sygnału niż szybkie błyski radiowe
Regularne impulsy z GPM J071507−114153 łatwo skojarzyć z FRB, czyli szybkimi błyskami radiowymi, ale są to dwie różne klasy zjawisk. FRB trwają zwykle ułamki sekundy i mogą pochodzić z odległych galaktyk, podczas gdy long-period transients powtarzają emisję w znacznie dłuższych, regularnych cyklach.
Niedawno opisywaliśmy najdalszy szybki błysk radiowy FRB 20240304B, którego galaktykę udało się odnaleźć dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba. Tam jednym z głównych kandydatów na źródło był magnetar, czyli silnie namagnesowana gwiazda neutronowa.
GPM J071507−114153 prowadzi astronomów w zupełnie inną stronę. Tutaj regularna emisja wiąże się z białym karłem oraz jego interakcją z gwiazdą podobną do Słońca.
Astronomowie znają zaledwie około tuzina takich źródeł
Pierwsze długookresowe źródła przejściowe zaczęto odkrywać stosunkowo niedawno. Zespół ICRAR znalazł jeden z pierwszych takich obiektów w 2021 roku, a obecnie znamy około tuzina podobnych systemów.
Nie wszystkie udało się dokładnie zidentyfikować. W części przypadków wiadomo już, że układ zawiera białego karła oraz drugą gwiazdę, ale ustalenie, który składnik odpowiada za impulsy, bywało znacznie trudniejsze.
GPM J071507−114153 jest pod tym względem szczególnie cenny, ponieważ sygnał pozwolił bezpośrednio prześledzić ruch białego karła na orbicie. Astronomowie otrzymali więc jeden z najmocniejszych dotąd dowodów łączących tę klasę źródeł z magnetycznymi białymi karłami w układach podwójnych.
MWA i MeerKAT znalazły układ, którego nie zobaczymy gołym okiem
Obiekt został początkowo wykryty podczas dużego przeglądu Drogi Mlecznej wykonanego za pomocą Murchison Widefield Array w Australii. Kolejne obserwacje radioteleskopem MeerKAT w Republice Południowej Afryki pozwoliły dokładnie określić jego położenie.
Następnie do pracy włączono W.M. Keck Observatory na Hawajach. Obserwacje optyczne potwierdziły obecność gwiazdy typu G i umożliwiły zbudowanie pełniejszego obrazu układu.
MWA i MeerKAT są przy tym prekursorami powstającego Square Kilometre Array. SKA będzie dysponował znacznie większą czułością, więc naukowcy spodziewają się, że po jego pełnym uruchomieniu liczba znanych długookresowych źródeł radiowych wzrośnie bardzo szybko.
Kolejne odkrycia mogą pokazać, jak częste są takie układy
Najważniejszy wniosek z nowych badań dotyczy samego mechanizmu emisji. Wyniki sugerują, że w przypadku białych karłów regularne impulsy radiowe mogą zależeć od obecności drugiej gwiazdy i magnetycznej interakcji pomiędzy oboma obiektami.
To zmienia sposób patrzenia na długookresowe źródła radiowe, ponieważ astronomowie mogą teraz szukać podobnych układów wśród innych ciasnych systemów podwójnych. GPM J071507−114153 pokazuje też, że towarzyszem nie musi być czerwony karzeł – może nim być również gwiazda przypominająca Słońce.
W ostatnich dniach astronomowie rozwiązali także inną zagadkę regularnie powtarzającego się zjawiska. W przypadku AT 2016blu, która co około 113 dni gwałtownie jaśnieje, najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem okazało się oddziaływanie masywnej gwiazdy z czarną dziurą albo gwiazdą neutronową.
GPM J071507−114153 pokazuje podobną wartość długich obserwacji. Regularność sygnału, która początkowo była największą zagadką, ostatecznie pozwoliła prześledzić ruch układu i wskazać miejsce powstawania impulsów.
Źródła: Curtin University, International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), Nature Astronomy. Opracowanie własne.
Dziękujemy za przeczytanie artykułu na Techoteka.pl.
Codziennie publikujemy najważniejsze informacje z Polski i ze świata dotyczące technologii, sztucznej inteligencji, nowych rozwiązań cyfrowych oraz trendów technologicznych, które kształtują przyszłość.
Obserwuj nas na Facebooku, aby być na bieżąco z najważniejszymi wydarzeniami ze świata technologii.
