De neutronenster “Black Widow” doet er een uur over om rond de ster te draaien die aan het roosteren is

Onze zon is alleen in dit sterrenstelsel, zonder dat er een naaste metgezel in een baan eromheen draait. Maar dubbelstersystemen komen heel vaak voor en onze naaste buur lijkt een drievoudig stersysteem te zijn. Gezien het aantal verschillende soorten sterren dat er zijn, hebben veel meerstersystemen een eigenaardig organisch mengsel, met onstabiele reuzensterren die naast relatief regelmatige sterren cirkelen.

In het Nature-nummer van woensdag melden onderzoekers een zeldzaamheid: een ‘zwarte weduwe’-neutronenster die dicht genoeg bij zijn metgezel staat om hem met straling te vernietigen. Als het proces doorgaat, zal dit er uiteindelijk voor zorgen dat de ster verdampt en sterft. En voor de goede orde heeft het paar ook een verre metgezel, een oude en zeldzame dwergster.

Zoeken naar afwijkingen

Werk begonnen aan archieven Zwicky Transit Faciliteit. ZTF is ontworpen om elke twee dagen de hele lucht op het noordelijk halfrond te onderzoeken en gebruikt software om alles wat verandert op te sporen. Vaak kan dit betekenen dat er iets explodeert: de ster licht plotseling op (in sommige gevallen wordt hij voor het eerst zichtbaar vanaf de aarde) omdat hij als een supernova is geëxplodeerd.

Maar deze zoektocht zocht naar voorbijgaande veranderingen in helderheid: dingen die periodiek zouden oplichten en weer vervagen. Vaak is dit te wijten aan ronddraaiende partners, en onderzoekers hebben hun zoekopdracht gebruikt om specifiek te zoeken naar nabije dubbelsterren, waarin twee sterren om elkaar heen draaien op afstanden die precies passen bij ons zonnestelsel. Aangezien de twee sterren elkaar verduisteren vanuit het perspectief van de aarde, zal de totale hoeveelheid licht die de aarde bereikt periodiek veranderen.

Een van de dingen die uit de peiling kwamen, heette een ZTF J1406 + 1222, en het was… raar. Vervolgwaarnemingen bevestigden dat het licht van het systeem een ​​sinusgolfachtig patroon vertoonde, dat regelmatig op en neer ging. Maar ze deed het volgens een kort schema, met een frequentie van amper een uur. Dit gedrag werd niet veroorzaakt door de eclips omdat sommige golflengten van licht een grotere verandering vertoonden dan andere – sommige golflengten ondervonden een 13-voudig verschil in intensiteit gedurende een cyclus van één uur. Als ZTF J1406 + 1222 een sterverduistering zou bevatten, zouden de meeste golflengten vergelijkbare veranderingen in intensiteit ervaren.

Aangezien de voor de hand liggende verklaring niet lijkt te werken, wendden de onderzoekers zich tot de minder voor de hand liggende maar nog steeds plausibele verklaringen. En degene waar ze de voorkeur aan gaven, bevatte ook een ster waarrond een onzichtbare naaste metgezel cirkelde. Maar in dit geval produceerde de onzichtbare metgezel grote hoeveelheden straling die de ster verwarmde. Dit proces produceert in wezen een ster met een “dag”-kant die baadt in straling, dus het is energieker en helderder, en de “nacht”-kant straalt de innerlijke helderheid van de ster uit.

Hoeveel energie is er nodig om zo’n verschil in helderheid te krijgen? Onderzoekers schatten het in volkomen nutteloze eenheden van ergs/sec; Zet de eenheden die op zijn minst enigszins begrijpelijk zijn, het kan ongeveer 10 . zijn¹² megaton per seconde. Wat volgens de meeste normen veel straling is.

spinnen zonder web

Er zijn maar een paar dingen die dit soort straling kunnen produceren. De onderzoekers hebben witte dwergen uitgesloten, die veel straling produceren in het ultraviolette gebied van het spectrum. ZTF J1406 + 1222 lijkt daar niet veel overschot te hebben, wat betekent dat een witte dwerg onwaarschijnlijk is. Dit laat een neutronenster over als de meest waarschijnlijke verklaring.

Het is niet de eerste keer dat een systeem dicht bij een neutronenster is waargenomen. We hebben genoeg gezien dat ze hun eigen terminologie oppikten. De eerst geïdentificeerde persoon heeft de naam opgepikt.Black Widow Pulsar“waarin een neutronenster zijn metgezel onderdompelde in voldoende straling om hem te vernietigen. Latere ontdekkingen van vergelijkbare systemen werden gegroepeerd in de klasse van binaire zwarte weduwen, die een subset werden van de algemene classificatie van binaire spinnen.

Een nadere blik op ZTF J1406 + 1222 toonde aan dat de ster waterstofabsorptielijnen in zijn spectrum heeft. Dit is vrij ongebruikelijk, aangezien de meeste sterren bestaan ​​uit hoogenergetische waterstof die veel van de emissie doet. Maar in dit geval lijkt de straling een grote hoeveelheid waterstof van de ster weg te hebben geduwd, waar het straling uit de omgeving kan absorberen. Dit komt overeen met het idee dat dit het Black Widow-systeem is, waar de ster zal verdampen.

ZTF J1406 + 1222 is toevallig het dichtstbijzijnde zwarte weduwe-duo dat tot nu toe is geïdentificeerd en roept vragen op over hoe het werd gevormd. Maar deze vragen gaan verder dan het binaire deel van het systeem van de zwarte weduwe. De waarnemingen onthulden ook dat een naburige ster waarschijnlijk aan de zwaartekracht gebonden is, waardoor het een driesterrensysteem wordt. En natuurlijk is deze ster ook aan de rare kant, hij behoort tot een klasse genaamd (ik verzin dit niet) coole sub-dwergen. Deze zijn zeer oud en bevatten zeer lage niveaus van andere elementen dan waterstof en helium.

Ten slotte zijn niet alleen de afzonderlijke componenten van dit systeem raar, maar het systeem als geheel is behoorlijk raar. De buitenste metgezel draait rond 600 astronomische eenheden (één AU is de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon). Op deze afstand is de zwaartekracht klein en elke verstoring kan het driesterrenstelsel breken. Dat is vooral vreemd omdat de baan van het systeem de galactische kern nadert en mogelijk een supernova-explosie heeft gezien toen de neutronenster werd gevormd, wat betekent dat ZTF J1406 + 1222 genoeg excuses heeft om nu uit elkaar te gaan.

Dit alles versterkt de hoofdconclusie van degenen die het hebben ontdekt: de ZTF J1406 + 1222 is een interessant systeem dat veel extra monitoring verdient.

de natuur temperen2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04551-1 (Over DOI’s).