Pressmeddelande

Stjärnornas sista kyss före katastrofen

VLT upptäcker den tyngsta och hetaste kontaktdubbelstjärnan

21 oktober 2015

En internationell grupp av astronomer har upptäckt en extrem dubbelstjärna med hjälp av ESO:s Very Large Telescope. Stjärnparet VFTS 352 är det tyngsta och hetaste i sitt slag, och stjärnorna kretsar så nära varandra att deras ytor överlappar varandra. De kan också vara på väg mot ett dramatiskt slut: de två stjärnorna kan komma antingen att smälta samman och bilda en enda gigantisk stjärna, eller så bildas ett dubbelt svarta hål.

Dubbelstjärnan VFTS 352 ligger cirka 160 000 ljusår bort i Tarantelnebulosan [1]. I det här området bildas stjärnor i en takt som saknar motstycke i vårt närområde i universum, och nu har observationer med ESO:s VLT [2] avslöjat detta unga stjärnpar, som är ett av de mest extrema och underliga som hittills upptäckts.

VFTS 352 består av två heta, ljusstarka och massiva stjärnor som kretsar kring varandra på bara ett drygt dygn. Stjärnornas mittpunkter ligger dessutom bara 12 miljoner kilometer från varandra [3], vilket gör att stjärnornas ytor överlappar varandra och en brygga bildats mellan dem. VFTS 352 är det tyngsta kända exemplet på en så kallad kontaktdubbelstjärna – tillsammans har stjärnorna en massa som uppgår till 57 gånger solens. Stjärnparet är dessutom hetast i sitt slag, med yttemperaturer som överstiger 40 000 grader Celsius.

Extrema stjärnor, såsom de två stjärnorna som utgör i VFTS 352, spelar en viktig roll i hur galaxer utvecklas. De tros till exempel vara den huvudsakliga producenten av grundämnen som syre. Sådana dubbelstjärnor visar upp liknande fenomen som till exempel hos “vampyrstjärnor”, dubbelstjärnor där en mindre stjärna suger åt sig material från en större grannes yta (eso1230).

I fallet med VFTS 352 har båda stjärnorna i systemet nästan samma storlek. Material förflyttas därför inte från en stjärna till en annan, utan delas mellan dem [4]. Paret VFTS 352 tros dela drygt 30% av deras material.

Ett sådant system är väldigt ovanligt eftersom denna fas i en stjärnas liv är väldigt kort, vilket i sin tur gör att det är svårt att fånga dem på bar gärning. Eftersom stjärnorna är så nära varandra tror astronomer att starka tidvattenkrafter leder till att materialet i stjärnornas inre blandas extra mycket.

Leonardo A. Almeida, astronom vid São Paulos universitet i Brasilien, är förstaförfattare till artikeln.

— VFTS 352 är deT hittills bästa fyndet av en het och massiv dubbelstjärna som kan uppvisa denna typ av intern blandning av material. Som sådan är det en fascinerande och viktig upptäckt, säger han.

Astronomer förutspår att VFTS 352 går mot ett av två möjliga omvälvande öden. Ett möjligt resultatet är att de två stjärnorna slås samman och bildar en enda, snabbt roterande och kanske magnetisk, gigantisk stjärna.

Hugues Sana vid Leuvens universitet i Belgien är forskningledare för projektet.

— Om den fortsätter att rotera snabbt kan det hända att den slutar sitt liv som en av universums mest energirika explosionerna, en så kallad lång gammablixt [5], säger han.

Den andra möjligheten beskrivs av astrofysikern Selma de Mink vid Amsterdamuniversitetet, som lett teamets teoretiska arbete.

— Om stjärnornas material är tillräckligt blandat kan de förbli kompakta stjärnor och VFTS 352-systemet kan undgå sammansmältning. Detta skulle leda in stjärnorna på en utvecklingsväg som är helt annorlunda från den som stjärnutvecklingsteori normalt förutspår. För VFTS 352 innebär det att stjärnorna avslutar sina liv som supernovaexplosioner och bildar ett tätt system bestående av två svarta hål. Ett sådant mycket speciellt objekt skulle vara en intensiv källa till gravitationsvågor.

Att kunna bevisa förekomsten av denna andra evolutionsväg [6] skulle vara ett observationellt genombrott inom stjärnastrofysik. Men oavsett hur VFTS 352 möter sitt slut så har detta system redan gett astronomer värdefulla nya insikter i de tunga kontaktdubbelstjärnornas fram tills nu relativt okända utveckling.

Noter

[1] Stjärnparets beteckning syftar på kartläggningsprojektet VLT FLAMES Tarantula Survey, som använder instrumenten FLAMES och GIRAFFE på ESO:s Very Large Telescope (VLT) för att studera fler än 900 stjärnor inom området 30 Doradus i det Stora magellanska molnet. Denna kartläggning har redan lett till flera spännande och viktiga upptäckter, inklusive den snabbast roterande stjärnan (eso1147), en extremt massiv stjärna på flykt och en enslig men väldigt massiv stjärna (eso1117). Projektet bidrar till att svara många grundläggande frågor om hur massiva stjärnor påverkas av rotation, dubbelstjärnesystem och dynamiken i kompakta stjärnhopar.

[2] Denna studie använde sig också av mätningar av ljuset från VFTS 352 under en period av 12 år som gjordes som en del av OGLE-kartläggningen.

[3] Båda stjärnorna är klassificerade som typ O. Sådana stjärnor är typiskt mellan 15 och 80 gånger mer massiva än solen och kan vara uppemot en miljoner gånger mer ljusstarka. De är så heta att de lyser med ett starkt blåvitt ljus och har yttemperaturer på mer än 30 000 grader Celsius.

[4] Dessa områden omkring stjärnorna kallas också för Roche-lober. I ett dubbelstjärnesystem i närkontakt, som VLTS 352, har båda stjärnorna fyllt sina Roche-lober.

[5] Gammablixtar är utbrott av högenergetisk gammastrålning som upptäcks av satelliter i omloppsbana omkring jorden. De finns i två varianter — en kortvarig (mindre än några få sekunder), och en långvarig (mer än några få sekunder). Långvariga gammablixtar är mer vanliga och man tror att de är tecken på tunga stjärnors död. De förknippas dessutom med en klass av väldigt energiska supernovaexplosioner.

[6] Gravitationsvågor är krusningar i rumtiden som förutspåddes av Einstein i hans allmänna relativitetsteori. Starka gravitationsvågor bildas när starka gravitationsfält förändras snabbt, till exempel när två svarta hål slås samman.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing”, av L. Almeida m. fl. i tidsskriften Astrophysical Journal.

Forskargruppen består av L.A. Almeida (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA; Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, Brasilien), H. Sana (STScI, Baltimore, Maryland, USA; KU Leuven, Belgien), S.E. de Mink (Amsterdams universitet, Nederländerna), F. Tramper (Amsterdams universitet, Nederländerna), I. Soszynski (Warsaw University Observatory, Polen), N. Langer (Universität Bonn, Tyskland), R.H. Barba (Universidad de La Serena, Chile), M. Cantiello (University of California, Santa Barbara, USA), A. Damineli (Universidade de São Paulo, Brasilien), A. de Koter (University of Amsterdam, Nederländerna; Universiteit Leuven, Nederländerna), M. Garcia (Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), Spanien), G. Gräfener (Armagh Observatory, Storbritannien), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien; Universidad de La Laguna, Spanien), I. Howarth (University College London, Storbritannien), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiologa (INTA-CSIC), Spanien), C. Norman (Johns Hopkins University, USA), O.H. Ramírez-Agudelo (Amsterdams universitet, Nederländerna) och J.S. Vink (Armagh Observatory, Storbritannien).

Länkar

• Forskningsartikeln publicerad i Astrophysical Journal
• Fritt tillgänglig förtryck av forskningsartikeln
• Bilder på VLT

Kontakter

Leonardo Almeida
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG/USP)
São Paulo, Brazil
Tel: +55 011 3091 2818
E-post: leonardodealmeida.andrade@gmail.com

Hugues Sana
University of Leuven
Leuven, Belgium
Tel: +32 (0) 16 32 19 36
E-post: hugues.sana@kuleuven.be

Selma de Mink
University of Amsterdam
Amsterdam, The Netherlands
Tel: +31 (0) 6 11 12 15 13
E-post: S.E.deMink@uva.nl

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media