Pressmeddelande

Vit dvärg plågar röd dvärg med mystiska strålar

27 juli 2016

Astronomer har upptäckt en ny typ av exotiskt stjärnsystem med hjälp av flera teleskop på marken och i rymden, bland dem ESO:s Very Large Telescope. I dubbelstjärnan AR Scorpii driver en snabbt roterande vit dvärg upp elektroner till nära ljusets hastighet. De energirika partiklarna släpper ut stötar av strålning som träffar stjärnans följeslagare, en den röda dvärg, vilket gör att systemet dramatiskt pulserar var 1,97:e minut med strålning som sträcker sig från ultraviolett till radio. Forskningsresultaten, publiceras i tidsskriften Nature den 28 juli 2016.

I maj 2015 upptäckte en grupp av amatörastronomer från Tyskland, Belgien och Storbritannien ett stjärnsystem som betedde sig på ett sätt som inte liknade något stjärnsystem som de tidigare sett. Nu, tack vare uppföljningsobservationer som letts av University of Warwick och med hjälp av en rad olika teleskop både på marken och i rymden [1], har astronomerna kunnat avslöja hur denna tidigare missförstådda dubbelstjärna egentligen fungerar.

Stjärnsystemet AR Scorpii, eller AR Sco, ligger 380 ljusår från jorden i stjärnbilden Skorpionen. Det består av en snabbt roterande vit dvärg [2], som är ungefär lika stor som jorden men som innehåller 200 000 gånger mer massa, samt en röd dvärgstjärna med massa på en tredjedel av solens [3]. De två stjärnorna kretsar ett varv runt varandra på 3,6 timmar i en kosmisk dans som är lika noggrann som en klocka.

Ett ovanligt brutalt beteende gör detta dubbelstjärnesystem unikt. AR Sco:s vita dvärg är en stark magnet och roterar snabbt, vilket gör att den accelererar elektroner upp till nästan ljusets hastighet. När dessa energirika partiklar rusar genom rymden, lyser de i en stråle som påminner om en fyr. Strålen slår regelbundet mot den kalla röda dvärgstjärnans yta och gör att hela systemet dramatiskt lyser upp och bleknar med en period på 1,97 minuter. I de kraftfulla pulserna har man registrerat radiostrålning, något som aldrig tidigare uppmätts från ett stjärnsystem med en vit dvärg.

Tom Marsh vid University of Warwick har lett forskarlaget bakom upptäckten.

– AR Scorpii upptäcktes för mer än 40 år sedan, men ingen hade en aning om dess sanna natur innan vi började observera den i 2015. Vi insåg att vi ser något extraordinärt bara minuter efter att vi började observera.

Stjärnsystemets karaktärsdrag är unika, men också väldigt gåtfulla. Strålningen sträcker sig över en bredd av frekvenser, vilket pekar mot elektroner som accelereras i ett magnetfält, något som kan förklaras av AR Sco:s roterande vita dvärg. Källan till elektronerna är dock ett stort mysterium – det är oklart om de är kopplade till den vita dvärgen eller dess svalare följeslagare.

AR Scorpii observerades för första gången tidigt under 1970-talet. Regelbundna variationer i dess ljusstyrka varje 3,6 timmar gjorde att man felaktigt klassificerade den som en ensam variabel stjärna [4]. Den verkliga orsaken till att AR Scorpii varierar i ljusstyrka avslöjades tack vare kombinerade ansträngningar från både amatörastronomer och yrkesastronomer. Liknande pulser har tidigare setts hos neutronstjärnor – några av universums tätaste himlakroppar – snarare än hos vita dvärgar.

Boris Gänsicke är medförfattare till den nya studien och också från University of Warwick.

– Vi har känt till pulserande neutronstjärnor i nästan femtio år nu, och några teorier har förutspått att vita dvärgar kan uppvisa liknande beteenden. Det är väldigt spännande att ha upptäckt ett sådant system, och det har varit ett fantastiskt exempel på hur amatörastronomer och akademiker kan arbeta tillsammans, avslutar han.

Noter

[1] Observationerna bakom forskningsresultaten gjordes med följande teleskop: ESO:s Very Large Telescope (VLT) i Cerro Paranal, Chile, William Herschel-teleskopet och Isaac Newton-teleskopet vid Isaac Newton Group på den spanska ön La Palma, Kanarieöarna; Australia Telescope Compact Array vid Paul Wild Observatory, Narrabri, Australien; NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble samt NASA:s satellit Swift.

[2] Vita dvärgar bildas sent i livscykeln för stjärnor med massor på upp till åtta gånger solens massa. När vätefusionen i en stjärnas kärna tar slut, speglas de interna förändringarna i en dramatisk expansion. Stjärnan blir en röd jätte: den dras samman och dess yttre lager blåses bort i stora moln av stoft och gas. Kvar är en vit dvärg som är ungefär lika stor som jorden men 200 000 gånger tätare. En enda sked av den vita dvärgens materia skulle väga lika mycket som en elefant gör på jorden.

[3] Den röda dvärgen är en M-typstjärna. Dessa stjärnor är den vanligaste klassen av stjärnor i Harvards klassifikationsschema och det använder bokstäver för att gruppera stjärnor enligt deras spektrala karaktärsdrag. Den berömda men krångliga sekvensen av klasser, OBAFKGM, är lättare att komma ihåg med en minnesramsa, som till exempel Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me.

[4] En variabel stjärna sedd från jorden skiner med en föränderlig ljusstyrka. Fluktuationerna kan uppstå på grund av att något förändras inuti stjärnan. Till exempel om stjärnan ökar och sedan minskar i storlek. Det kan också vara på grund av att andra objekt rör sig regelmässigt framför stjärnan. AR Scorpii misstogs för en ensam variabel stjärna eftersom två stjärnor som kretsar runt varandra också skapar regelmässiga fluktuationer i den observerade ljusstyrkan.

 

Mer information

Denna forskning presenteras i en forskningsartikel med titeln “A radio pulsing white dwarf binary star” av T. Marsh m. fl. som publiceras i tidsskriften Nature 28 juli 2016.

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

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln

• Bilder på VLT

Kontakter

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

Boris Gänsicke
Department of Physics, University of Warwick
Coventry, United Kingdom
Tel: +44 24765 74741
E-post: 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-post: rhook@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1627 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.