Pressemeddelelse

Hvid dværg rammer rød dværg med ukendt dødsstråle

27. juli 2016

Astronomerne har opdaget en ny type mærkværdig dobbeltstjerne. Det er stjernesystemet AR Scorpii, hvor en hurtigtroterende hvid dværgstjerne pumper elektroner op til næsten lysets hastighed, hvorefter de udsender kraftig stråling, som pisker den lille røde dværgstjerne, som er ledsageren. Hele systemet pulserer, og udsender hver gang der er gået 1,97 minutter et bundt af stråling, som rækker fra det ultraviolette og helt til radiobølgeområdet. Opdagelsen er gjort med ESOs Very Large Telescope og med andre teleskoper både på Jorden og i rummet, og den bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature den 28. juli 2016.

Det var i maj 2015 at en gruppe tyske, belgiske og britiske amatørastronomer snublede over et stjernesystem, som opførte sig helt andreledes en noget, de nogensinde før havde mødt. Opfølgende observationer under ledelse af Universitetet i Warwick med en række forskellige teleskoper på Jorden og i rummet [1] har nu afsløret hvad der virkelig sker i dette tidligere misforståede system.

Stjerneparret AR Scorpii, forkortet til AR Sco, befinder sig i stjernebilledet Scorpius, Skorpionen, 380 lysår fra Jorden. Det består af en hurtigtroterende hvid dværg [2], som er på størrelse med Jorden, men som vejer 200 000 gange mere, og så en ledsager, som er en kold rød dværg, med en vægt på en tredjedel af Solens [3]. De to kredser om hinanden på 3,6 timer så regelmæssigt som et kosmisk urværk.

Det helt specielle ved dette  binære stjernesystem er de brutale detaljer. Den hvide dværg har et kraftigt magnetfelt, og den roterer hurtigt, så den accelererer elektroner op til hastigheder, som nærmer sig lysets. Disse super-energirige partiker pisker ud i rummet omkring stjernen, og de udsender stråling lidt ligesom et fyrtårn i en stråle, som hver gang svirper hen over den røde dværg. Det får hele systemet til at blusse op og fade væk med en periode på 1,97 minutter. I pulserne af energi er der også indeholdt stråling ved radiofrekvenser, og det er aldrig før set i et stjernesystem hvor den ene part er en hvid dværgstjerne.

Hovedforfatteren til Natureartiklen,  Tom Marsh fra University of Warwick’s Astrophysics Group giver en kommentar: “AR Scorpii blev opdaget for over 40 år siden, men vi har ikke haft nogen mistanke om, hvad det virkelige var for et system, før vi begyndte at observere det i detaljer i 2015. Efter blot få minutters observationer var vi klare over, at vi her havde at gøre med noget helt ekstraordinært."

Det, astronomerne ser ved AR Sco er både enestående og mærkværdigt. Det, at man ser stråling med et bredt frekvensområde viser, at strålingen stammer fra elektroner, som bliver accelererede i et magnetfelt. Det kan forklares med, at den roterende hvide dværg har et magnetfelt, og det er ikke så usædvanligt. Men kilden til selve elektronstrømmen er ukendt - om den kommer fra den hvide dværg eller fra den kolde røde dværg, er noget, som forskerne stadig ikke er klar over.

AR Scorpii blev observeret for første gang i 1970erne, og de regelmæssige ændringer i lysstyrken hver 3,6 timer førte til, at den fejlagtigt blev klassificeret som en enkeltstående variabel stjerne [4]. Det er takket være de samlede anstrengelser fra både amatører og professionelle astronomer, at det er lykkedes at finde den rigtige forklaring. Der er tidligere observeret lignende variationer, men det er fra neutronstjerner, og ikke fra hvide dværge, og neutronstjerner er noget ganske andet - de tætteste objekter, som vi kender i Universet.

Boris Gänsicke, som er medforfatter i den nye artikel, og som også arbejder på Univesity of Warwick, slutter: "Vi har kendt til pulserende neutronstjerner i næsten halvtreds år, og nogle teorier har også forudsagt, at hvide dværge måske kan opføre sig på en lignende måde. Det er meget spændende, at vi nu har opdaget et sådant system, og det er et flot eksempel på samarbejdet imellem amatørastronomer og professionelle."

Noter

[1] Observationerne, som ligger til grund for dette forskningsresultat, er foretaget med: ESOs Very Large Telescope (VLT) på Cerro Paranal, Chile; William Herschel og Isaac Newton Telescoperne ved t Isaac Newton Group of telescopes på den spanske ø La Palma i den Kanariske Øgruppe; Australia Telescope Compact Array ved Paul Wild Observatory, Narrabri, Australia; NASA/ESA Hubble Space Telescope; og NASAs Swift satellit.

[2]  Hvide dværge dannes sent i stjernernes livscyklus. Det har masser på op til otte gange Solens. Når hydrogenfusionen i en stjernes kerne ophører, vil stjernen ændre sig og puste sig op til en rød kæmpestjerne, og senere vil den trække sig sammen mens stjernens ydre lag bliver blæst væk som store skyer af støv og gasarter. Tilbage bliver en hvid dværg, med en størrelse typisk som Jorden, men med en masse som er 200 000 gange større. En enkelt teskefuld af det stof, som hvide dværge består af, ville veje lige så meget som en elefant.

[3] Den røde dværg her er en Type M stjerne. Det er de almindeligste stjerner i Harvard klassificeringssystemet for stjerner, hvor enkeltbogstaver bruges til at sortere stjernerne efter deres spectraltyper. Rækkefølgen af bogstavbetegnelser fra de varmeste til de koldeste er OBAFGKM - som af mange astronomistuderende ofte huskes som Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me.

[4] En variabel stjerne er en, hvis lysstyrke varierer, set fra Jorden. Variantionerne kan skyldes, at stjernen er ustabil og pulserer i størrelse. Det kan også være fordi et andet objekt regelmæssigt passerer forbi stjerne og formørker den helt eller delvist. AR Scorpii blev fejlagtigt klassificeret som en pulserende enkeltstjerne.

Mere information

Forskningsresultaterne offentliggøres i en artikel med titlen “A radio pulsing white dwarf binary star”, af T. Marsh et al., i tidsskriftet Nature den 28. juli 2016.

Forskerholdet består af T.R. Marsh (University of Warwick, Coventry, UK), B.T. Gänsicke (University of Warwick, Coventry, UK),  S. Hümmerich (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V.,  Tyskland; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), USA) , F.-J. Hambsch (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Tyskland; American Association of Variable Star Observers (AAVSO), USA; Vereniging Voor Sterrenkunde (VVS), Belgium), K. Bernhard (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Tyskland; American Association of Variable Star Observers (AAVSO),USA), C. Lloyd (University of Sussex, UK), E. Breedt (University of Warwick, Coventry, UK), E.R. Stanway (University of Warwick, Coventry, UK), D.T. Steeghs (University of Warwick, Coventry, UK), S.G. Parsons (Universidad de Valparaiso, Chile), O. Toloza (University of Warwick, Coventry, UK), M.R. Schreiber (Universidad de Valparaiso, Chile), P.G. Jonker (Netherlands Institute for Space Research, Nederlandene; Radboud University Nijmegen, Nederlandene), J. van Roestel (Radboud University Nijmegen, Nederlandene), T. Kupfer (California Institute of Technology, USA), A.F. Pala (University of Warwick, Coventry, UK) , V.S. Dhillon (University of Sheffield, UK; Instituto de Astrofisica de Canarias, Spanien; Universidad de La Laguna, Spanien), L.K. Hardy (University of Warwick, Coventry, UK; University of Sheffield, UK), S.P. Littlefair (University of Sheffield, UK), A. Aungwerojwit (Naresuan University, Thailand),  S. Arjyotha (Chiang Rai Rajabhat University, Thailand), D. Koester (University of Kiel, Tyskland),  J.J. Bochinski (The Open University, UK), C.A. Haswell (The Open University, UK), P. Frank (Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne e.V., Tyskland) and P.J. Wheatley (University of Warwick, Coventry, UK).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Selve forskningsartiklen
• Fotos af VLT

Kontakter

Tom Marsh
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Tel: +44 24765 74739
E-mail: t.r.marsh@warwick.ac.uk

Boris Gänsicke
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Tel: +44 24765 74741
E-mail: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1627 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.