Se ei ole tarkalleen elinluovuttaja, mutta tähti Linnunradan hyper-asuttuun ytimeen nähden lahjoittaen osan massastaan lepotilassa olevalle naapurille. Lopputulos? Lepotilassa oleva naapuri johti takaisin elämään röntgenpurskeella, joka otettiin ESA: n INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) -avaruusseurantakeskuksesta.
"INTEGRAL sai ainutlaatuisen hetken harvinaisen binaarijärjestelmän syntymässä" - Enrico Bozzo, Geneven yliopisto.
Naapurit ovat todennäköisesti olleet parillisia yhdessä miljardien vuosien ajan, mikä ei sinänsä ole huomionarvoista: tähdet asuvat usein binaaripaareissa. Mutta pari, jonka INTEGRAL havaitsi 13. elokuuta 2017, on hyvin epätavallinen. Luovuttaja tähti on punainen jättiläinen ja vastaanottaja on neutronitähti. Toistaiseksi tähtitieteilijät tietävät vain 10 näistä parista, joita kutsutaan symbioottisiksi röntgenbinaareiksi.
Ymmärtääksemme, mitä näiden naapureiden välillä tapahtuu, meidän on tarkasteltava tähtien kehitystä.
Luovuttajan tähti on punaisessa jättiläisvaiheessaan. Silloin tähti, joka on samalla massavälillä kuin tähti, saavuttaa elämänsä myöhemmän vaiheen. Koska sen massa on ehtynyt, painovoima ei voi pitää tähtiä yhdessä samalla tavalla kuin sen alkuvaiheessa. Tähti laajenee ulospäin miljoonilla kilometreillä. Kun se tekee niin, se erottaa tähtimateriaalia ulkokerroksistaan aurinkotuulissa, joka kulkee useita satoja km / s.
Sen naapuri on eri tilassa. Se on tähti, jonka alkuperäinen massa oli noin 25 - 30 kertaa aurinkoisempi. Kun tämä suuri tähti lähestyy elämänsä loppua, se kärsii erilaisesta kohtalosta. Tähdet tämä suuri elää nopeasti ja polttaa polttoaineensa nopeasti. Sitten ne räjähtää supernoovina, jättäen tässä tapauksessa ruumiin taakse. INTEGRALin sieppaamassa binaarijärjestelmässä ruumis on pyörivä neutronitähti, jolla on magneettikenttä.
Neutronitähdet ovat tiheitä. Itse asiassa ne ovat joitakin tunnetuimmista tähtitaivaan esineistä, jotka pakatavat niin paljon massaa kuin puolitoista aurinkoa esineemme, jonka poikkipinta on vain noin 10 km.
Kun punaisen jättilän tähtituuli tapasi neutronitähden, neutronitähti hidasti pyöritysnopeuttaan ja räjähti elämään emittoidessaan suuren energian röntgensäteitä.
"INTEGRAL sai ainutlaatuisen hetken harvinaisen binaarijärjestelmän syntymisessä", sanoo Enrico Bozzo Geneven yliopistosta ja löytöä kuvaavan paperin pääkirjailija. "Punainen jättiläinen vapautti riittävän tiheän hitaan tuulen ruokkiakseen neutronitähtikappaleensa, mikä aiheutti ensimmäistä kertaa korkean energian päästöjä kuolleesta tähtien ytimestä."
Kun INTEGRAL havaitsi röntgenpurskeen binaarista, muut havainnot seurasivat nopeasti. ESA: n XMM Newton ja NASA: n NuSTAR- ja Swift-avaruusteleskoopit saivat töihin yhdessä maanpäällisten teleskooppien kanssa. Nämä havainnot vahvistivat sen, mitä ensimmäiset havainnot osoittivat: tämä on hyvin erikoinen tähtipari.
"... uskomme, että näimme röntgenkuvat käynnistyvän ensimmäistä kertaa." - Erik Kuulkers, ESA INTEGRAL -projektitutkija.
Neutronitähti pyörii hyvin hitaasti, ottaen noin 2 tuntia pyörimään, mikä on huomattavaa, koska muut neutronitähdet voivat pyöriä monta kertaa sekunnissa. Neutronitähteen magneettikenttä oli myös paljon odotettua vahvempi. Mutta neutronitähteen ympärillä olevan magneettikentän uskotaan heikentyvän ajan myötä, jolloin siitä tulee suhteellisen nuori neutronitähti. Ja punainen jättiläinen on vanha, joten tämä on erittäin outo pari vanhaa punaista jättiä nuoren neutronitähden kanssa.
Yksi mahdollinen selitys on, että neutronitähti ei muodostunut supernoovasta, vaan valkoisesta kääpiöstä. Tuossa skenaariossa valkoinen kääpiö olisi romahtanut neutronitähteeksi hyvin pitkän ajanjakson ajan ruokkiessaan punaisen jättilän materiaalista. Se selittäisi järjestelmän kahden tähden ikäerot.
"Nämä esineet ovat hämmentäviä", Enrico sanoo. "Voi olla, että joko neutronitähtien magneettikenttä ei heikkene oleellisesti ajan myötä, tai neutronitähti, joka todella muodostui myöhemmin binaarijärjestelmän historiassa. Se tarkoittaisi, että se romahti valkoisesta kääpiöstä neutronitäheksi seurauksena punaisen jättiläisen ruokinnasta pitkän ajan kuluessa sen sijaan, että siitä tulisi neutronitähti lyhytaikaisen massiivisen tähden perinteisemmän supernoova-räjähdyksen seurauksena. ”
Seuraava kysymys on, kuinka kauan tämä prosessi jatkuu? Onko se lyhytikäinen vai pitkäaikaisen suhteen alku?
"Emme ole nähneet tätä objektia aikaisemmin viimeisen 15 vuoden aikana havainnoistamme INTEGRAL-ohjelmalla, joten uskomme näkevämme röntgenkuvat ensimmäistä kertaa", kertoo ESA: n INTEGRAL-projektitutkija Erik Kuulkers. "Seuraamme edelleen sen käyttäytymistä, jos se on vain pitkä" tuulenpuhallus ", mutta toistaiseksi emme ole nähneet merkittäviä muutoksia."
INTEGRAL-avaruus observatorio perustettiin vuonna 2002 tutkimaan joitain maailmankaikkeuden energisimmista ilmiöistä. Se keskittyy esimerkiksi mustisiin reikiin, neutronitähtiin, aktiivisiin galaktisiin ytimiin ja supernooviin. INTEGRAL on Euroopan avaruusjärjestön operaatio yhteistyössä Yhdysvaltojen ja Venäjän kanssa. Sen arvioitu päättymispäivä on joulukuu 2018.
