Astronomowie z University of Sydney po raz pierwszy odkryli cieńszy typ czerwonego olbrzyma. Gwiazdy te przeszły dramatyczną utratę wagi, prawdopodobnie z powodu obecności chciwego sąsiada. Opublikowane w Nature Astronomy odkrycie jest ważnym krokiem naprzód w zrozumieniu życia gwiazd w Drodze Mlecznej – naszych najbliższych gwiezdnych sąsiadach.
W naszej galaktyce znajdują się miliony gwiazd „czerwonych olbrzymów”. Te chłodne i świetliste obiekty są tym, czym nasze Słońce stanie się za cztery miliardy lat. Od pewnego czasu astronomowie przewidzieli istnienie szczuplejszych czerwonych olbrzymów. Po znalezieniu choćby drobinek z nich zespół z University of Sydney może wreszcie potwierdzić ich istnienie.
„To jak znalezienie Waldo” – powiedział główny autor, doktorant Yaguang Li z Uniwersytetu w Sydney. „Mieliśmy ogromne szczęście, że znaleźliśmy około 40 szczuplejszych czerwonych olbrzymów, ukrytych w morzu normalnych olbrzymów. Szczuplejsze czerwone olbrzymy są albo mniejsze, albo mniej masywne niż normalne czerwone olbrzymy”.
Jak i dlaczego schudli? Większość gwiazd na niebie to układy podwójne – dwie gwiazdy, które są ze sobą połączone grawitacyjnie. Kiedy gwiazdy w bliskich układach podwójnych rozszerzają się, podobnie jak gwiazdy z wiekiem, część materii może dotrzeć do sfery grawitacyjnej ich towarzysza i zostać odessana. „W przypadku stosunkowo małych czerwonych olbrzymów uważamy, że może być obecny towarzysz” – powiedział Li.
Międzygalaktyczne poszukiwanie skarbów
Zespół przeanalizował dane archiwalne z teleskopu kosmicznego Kepler NASA. Od 2009 do 2013 roku teleskop nieprzerwanie rejestrował zmiany jasności dziesiątek tysięcy czerwonych olbrzymów. Korzystając z tego niezwykle dokładnego i dużego zestawu danych, zespół przeprowadził dokładny spis tej gwiezdnej populacji, zapewniając podstawę do wykrycia wszelkich odstających danych.
Ujawniono dwa rodzaje niezwykłych gwiazd: bardzo małomasywne czerwone olbrzymy i niedoświetlone (ciemniejsze) czerwone olbrzymy.
Gwiazdy o bardzo małej masie ważą tylko 0,5 do 0,7 masy Słońca – około połowy masy naszego Słońca. Gdyby gwiazdy o bardzo małej masie nie straciły nagle na wadze, ich masy wskazywałyby, że były starsze niż wiek Wszechświata – to niemożliwe.
„Tak więc, kiedy po raz pierwszy uzyskaliśmy masy tych gwiazd, pomyśleliśmy, że coś jest nie tak z pomiarem” – powiedział Li. – Ale okazuje się, że nie.
Z drugiej strony gwiazdy o słabym świetle mają masę normalną, wahającą się od 0,8 do 2,0 masy Słońca. „Jednak są one znacznie mniej „gigantyczne”, niż się spodziewamy” – powiedział współautor badania, dr Simon Murphy z University of Southern Queensland. „Nieco schudły, a ponieważ są mniejsze, są również słabsze, a zatem „niedoświetlone” w porównaniu do normalnych czerwonych olbrzymów”.
Znaleziono tylko siedem takich niejasnych gwiazd, a autorzy podejrzewają, że w próbce kryje się o wiele więcej. „Problem polega na tym, że większość z nich bardzo dobrze się wtapia. Odnalezienie ich było prawdziwym poszukiwaniem skarbów” – powiedział dr Murphy.
Tych niezwykłych punktów danych nie można wyjaśnić prostymi oczekiwaniami dotyczącymi ewolucji gwiazd. Doprowadziło to naukowców do wniosku, że musi działać inny mechanizm, zmuszający te gwiazdy do dramatycznej utraty wagi: kradzież masy przez pobliskie gwiazdy.
Gwiezdny spis ludności
Aby określić właściwości czerwonych olbrzymów, naukowcy opierali się na asterosejsmologii – badaniu drgań gwiazd.
Tradycyjne metody badania gwiazd ograniczają się do ich właściwości powierzchniowych, na przykład temperatury powierzchni i jasności. W przeciwieństwie do tego, asterosejsmologia, która wykorzystuje fale dźwiękowe, bada pod tym. „Fale przenikają do wnętrza gwiazdy, dostarczając nam bogatych informacji o innym wymiarze” – powiedział Li.
Dzięki tej metodzie naukowcy mogli precyzyjnie określić etapy ewolucji, masy i rozmiary gwiazd. A kiedy przyjrzeli się rozkładowi tych właściwości, od razu zauważono coś niezwykłego: niektóre gwiazdy mają niewielkie masy lub rozmiary.
„To bardzo niezwykłe, że doktorant dokonuje tak ważnego odkrycia” – powiedział profesor Tim Bedding, opiekun akademicki pana Li. „Uważnie przesiewając dane z teleskopu kosmicznego Kepler NASA, Yaguang zauważył coś, co wszyscy przeoczyli”.