Naukowcy wskazują, że szczególna para białych karłów może pomóc w przyszłości wykrywać słabsze fale grawitacyjne

Układ białych karłów eRASSU J0608 ma niezwykle ciasną orbitę, która szybko się zmniejsza. Astronomowie ustalili, że tempo tych zmian jest zgodne z utratą energii w wyniku emisji fal grawitacyjnych. Obiekt może w przyszłości pomóc w lepszym poznaniu i kalibracji tego typu sygnałów.

Układ białych karłów eRASSU J0608

Jak opisują astronomowie, obecne obserwatoria fal grawitacyjnych nie są wystarczająco czułe, aby rejestrować fale grawitacyjne pochodzące od układów podwójnych gwiazd. Mogą wykrywać jedynie tego rodzaju sygnały pochodzące od czarnych dziur tuż przed ich połączeniem. Może się to jednak zmienić wraz z rozwojem coraz dokładniejszych instrumentów. W ramach nowego badania, opublikowanego w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”, naukowcy m.in. z Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA), Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics oraz Massachusetts Institute of Technology i Nanjing University odkryli układ podwójnych białych karłów, który może być dobrym celem dla przyszłych, bardziej zaawansowanych obserwatoriów fal grawitacyjnych.

Układ nazwany eRASSU J0608 był źródłem promieniowania rentgenowskiego, które co 374 sekundy, czyli nieco ponad sześć minut, emitowało jasny rozbłysk. Zazwyczaj, jak opisują naukowcy, obserwacje tego typu powtarzającego się sygnału wskazują na pewien rodzaj ruchu okresowego. Pulsary są związane z obrotem gwiazdy neutronowej, a wiele gwiazd zmiennych (gwiazdy, które w znaczący sposób zmieniają swoją jasność) należy do układów podwójnych, w których obiekty okresowo zasłaniają się nawzajem, powodując zmiany jasności. Naukowcy chcieli ustalić, co odpowiada za obserwowane zjawisko w eRASSU J0608.

Korzystając z danych zebranych przez Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) oraz obserwatorium rentgenowskie Einstein Probe, badacze ustalili, że układ tworzy para białych karłów krążących po bardzo ciasnych orbitach.

Gwiazdy znajdują się tak blisko siebie, że materia wyrzucana przez jedną z nich jest bezpośrednio przechwytywana przez drugą, zamiast tworzyć dysk akrecyjny wokół obu obiektów. Zdaniem astronomów z tego powodu promieniowanie rentgenowskie pojawiało się w regularnych rozbłyskach, zamiast tworzyć stałą poświatę. Jego emisja z przegrzanej materii była możliwa do dostrzeżenia, gdy układ znajdował się w odpowiednim ułożeniu.

Orbita układu szybko się zmniejsza

Naukowcy porównali następnie nowe dane ze starszymi obserwacjami wykonanymi za pomocą XMM-Newton. Pozwoliło im to prześledzić zmiany zachodzące w układzie na przestrzeni ponad trzech lat. Okazało się, że orbita gwiazd szybko się zmniejszała. Tempo jej zaniku było zgodne z utratą energii w wyniku emisji fal grawitacyjnych.

Tego rodzaju zanik orbity był już wielokrotnie obserwowany, jednak tempo zmian w tym układzie należało do najszybszych. Oznaczało to, że był on jednym z najsilniejszych źródeł fal grawitacyjnych wśród układów podwójnych gwiazd. Na podstawie właściwości układu astronomowie oszacowali, że jego masa odpowiadała 0,43 masy Słońca.

Niestety, obserwacje rentgenowskie nie pozwoliły badaczom określić odległości do eRASSU J0608. Im bardziej odległy był układ podwójny, tym słabszy był sygnał fal grawitacyjnych. Źródła fal grawitacyjnych podlegały prawu odwrotności kwadratu odległości, podobnie jak światło emitowane przez zwykłe gwiazdy. Astronomowie jednak mają nadzieję odkryć w tym układzie trzecią gwiazdę, co mogłoby pozwolić dokładnie określić jego odległość.

Para białych karłów może pomóc w badaniu fal grawitacyjnych

Jeśli układ nie znajduje się zbyt daleko, emitowane przez niego fale grawitacyjne mogłyby być wystarczająco silne, aby mogły zostać wykryte przez przyszłe kosmiczne obserwatoria, takie jak LISA. Jak podkreślają naukowcy, mógłby wówczas posłużyć do kalibracji sygnałów grawitacyjnych pochodzących od innych obiektów.

Emil Gołoś