Затъмняващите двоични звездни системи са сравнително често срещани в нашата Вселена. За случайния наблюдател тези системи изглеждат като една-единствена звезда, но всъщност са съставени от две звезди, орбитиращи близо една до друга. Проучването на тези системи предлага на астрономите възможност за директно измерване на основните свойства (т.е. масите и радиусите) на тези системи, съответни звездни компоненти.
Наскоро екип от бразилски астрономи наблюдава рядка гледка в Млечния път - затъмняваща двоична, съставена от бяло джудже и кафяво джудже с ниска маса. Още по-необичаен беше фактът, че жизненият цикъл на бялото джудже изглеждаше преждевременно прекъснат от спътника му с кафяво джудже, което причини ранната му смърт, като бавно сифонира материала и го „гладува“ до смърт.
Изследването, което подробно разкрива техните открития, озаглавено „HS 2231 + 2441: система HW Vir, съставена от бяло джудже с ниска маса и кафяво джудже“, беше публикувано наскоро Месечни известия на Кралското астрономическо дружество, Екипът беше ръководен от Леонардо Андраде де Алмейда, докторант от Института по астрономия, геофизика и атмосферни науки на Сао Паоло (IAG-USP), заедно с членове от Националния институт за космически изследвания (MCTIC) и Държавен университет в Фейра де Сантана.
За целите на своето проучване екипът проведе наблюдения на двоична звездна система между 2005 и 2013 г., използвайки обсерваторията Пико дос Диас в Бразилия. След това тези данни бяха комбинирани с информация от телескопа Уилям Хершел, който се намира в Observatorio del Roque de los Muchachos на остров Ла Палма. Тази система, известна като HS 2231 + 2441, се състои от звезда от бяло джудже и спътник от кафяво джудже.
Белите джуджета, които са последната фаза на междинни или нискомаслени звезди, по същество са онова, което остава след като звездата е изчерпала водорода и хелия си и издуха външните му слоеве. Кафявото джудже, от друга страна, е подзвезден обект, който има маса, която го поставя между тази на звезда и планета. Намирането на двоична система, състояща се от двата обекта заедно в една и съща система, е нещо, което астрономите не виждат всеки ден.
Както Леонардо Андраде де Алмейда обясни в прессъобщението на FAPESP, „Този тип бинари с ниска маса е сравнително рядък. Към днешна дата са наблюдавани само няколко десетки. "
Тази конкретна двоична двойка се състои от бяло джудже, което е между двадесет и тридесет процента от масата на Слънцето - 28 500 K (28 227 ° C; 50 840 ° F), докато кафявото джудже е приблизително 34-36 пъти по-голямо от това на Юпитер. Това прави HS 2231 + 2441 най-малко масираната затъмняваща двоична система, изследвана до момента.
В миналото първичната (бялото джудже) беше нормална звезда, която се развиваше по-бързо от своя спътник, тъй като беше по-масивна. След като изчерпа водородното си гориво, образува ядро, изгарящо хелий. В този момент звездата е на път да се превърне в червен гигант, което се случва, когато звездите, подобни на Слънце, напуснат основната си последователност. Това би се характеризирало с масово разширение, като диаметърът му надхвърля 150 милиона км (93,2 милиона мили).
В този момент Алмейда и неговите колеги стигат до заключението, че тя започва да взаимодейства гравитационно с нейното вторично (кафявото джудже). Междувременно кафявото джудже започна да бъде привличано и погълнато от атмосферата на първичния (т.е. неговата обвивка), което го накара да загуби орбитална ъглова инерция. В крайна сметка мощната сила на привличане надвиши гравитационната сила, задържайки обвивката, закотвена към звездата си.
След като това се случи, външните слоеве на първичната звезда започнаха да се отстраняват, излагайки ядрото му на хелий и изпращайки огромни количества материя до кафявото джудже. Поради тази загуба на маса остатъкът умира ефективно, превръщайки се в бяло джудже. След това кафявото джудже започна да обикаля около орбитата си бяло джудже с кратък орбитален период от само три часа. Както обясни Алмейда:
„Това пренасяне на маса от по-масивната звезда, първичния обект, към спътника му, който е вторичен обект, беше изключително насилствено и нестабилно и продължи кратко време… Вторичният обект, който сега е кафяво джудже, трябва също са се сдобили с някаква материя, когато е споделила плика си с основния обект, но не достатъчно, за да се превърне в нова звезда. "
Тази ситуация е подобна на тази, която астрономите забелязаха това минало лято, докато изучаваха двоичната звездна система, известна като WD 1202-024. И тук беше открит спътник с кафяво джудже, обикалящ около орбита на бяло джудже. Нещо повече, екипът, отговорен за откриването, посочи, че кафявото джудже вероятно се е приближило до бялото джудже, щом влезе във фазата си на червено-гигантски клон (RGB).
В този момент кафявото джудже съблече основната част от атмосферата си, излагайки ядрото на бялото джудже. По подобен начин взаимодействието на първичния с кафяв спътник-джудже предизвика преждевременна звездна смърт. Фактът, че две такива открития са се случили за кратък период от време, е доста случайно. Като се има предвид възрастта на Вселената (която е приблизително 13,8 милиарда години), мъртвите предмети могат да се образуват само в двоични системи.
Само в Млечния път около 50% от звездите с ниска маса съществуват като част от бинарна система, докато звездите с висока маса съществуват почти изключително в двоични двойки. В тези случаи приблизително три четвърти ще взаимодействат по някакъв начин със спътник - обменят маса, ускоряват ротациите си и в крайна сметка ще се слеят.
Както Алмеида посочи, изучаването на тази двоична система и тези като нея би могло сериозно да помогне на астрономите да разберат как се формират горещи, компактни предмети като бели джуджета. "Двоичните системи предлагат директен начин за измерване на основния параметър на звездата, която е нейната маса", каза той. "Ето защо бинарните системи са от решаващо значение за нашето разбиране за жизнения цикъл на звездите."
Едва през последните години бяха открити звезди с бяла джудже с ниска маса. Намирането на двоични системи, където те съвместно съществуват с кафяви джуджета - по същество, неуспешни звезди - е друга рядкост. Но с всяко ново откритие се увеличават възможностите за изучаване на спектъра от възможности във нашата Вселена.
