Większość gwiazd w naszej galaktyce jest połączonych w pary. W szczególności te najbardziej masywne mają towarzysza swojego kosmicznego żywota. Osobliwe bliźnięta dwujajowe wydają się najczęściej być równorzędnymi partnerami, jednak jeśli chodzi o masę – to nie zawsze tak jest. Astronomom udało się odnaleźć nowy typ gwiazd podwójnych, w których istnieją ekstremalne różnice w stosunku ich masy. Jedna z gwiazd jest w pełni uformowana, kiedy druga to jeszcze kosmiczny niemowlak.

“Przyłapaliśmy je we właściwym czasie. W efekcie widzimy gwiazdy niczym na sali porodowej”, mówi główny autor badań Maxwell Moe z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Im gwiazda jest bardziej masywna, tym jaśniej świeci. To sprawia, że jest niezwykle trudno określić ten ogromną różnicę w masie gwiazd, ze względu iż ta cięższa przyćmiewa i jednocześnie ukrywa lżejszą gwiazdę.

W celu zwalczenia tego efektu, Moe wraz ze swoją koleżanką z CfA – Rosanne DiStefao przyjrzeli się systemom z zaćmieniem, w których gwiazdy ułożyły się w taki sposób, że okresowo przechodzą jedna przed drugą z punktu widzenia z Ziemi. Kiedy słabiej świecąca gwiazda zasłania jaśniejszą, ich połączone światło słabnie w widoczny sposób. Systemy takie są unikalne, gdyż wymagają precyzyjnego ustawienia względem punktów obserwacyjnych z Ziemi.

Po przesianiu tysięcy tego typu systemów, zespół zidentyfikował 18 z nich, w których wystąpiły ekstremalne różnice w stosunku masy. Większość z nich znajduje się w sąsiadującej z nami galaktyce Wielki Obłok Magellana. Gwiazdy orbitują jedna wokół drugiej na ciasnych orbitach. Czas takiego okrążenia to 3 do 9 dni ziemskich. Bardziej masywne gwiazdy w tych układach ważą 6 do 16 razy więcej niż nasze Słońce, a ich mniejsi towarzysze są maksymalnie dwukrotnie ciężsi od naszej gwiazdy.

Wskazówka na istnienie nietypowej natury takich systemów pojawiła się w nietypowych danych. Mniejsza, słabiej świecąca gwiazda wykazuje fazy związane z oświetleniem/zaciemnieniem, tak jak ma się to sprawa z naszym Księżycem (ze względu właśnie na krążenie gwiazd jedna wokół drugiej). Oznacza to, ze towarzysz odbija światło jaśniejsze, pochodzące z masywniejszej gwiazdy.

Jesteśmy w stanie jedynie dostrzec te fazy, ponieważ słabszy i mniej masywny towarzysz nie jest w pełni “upierzoną” gwiazdą. Astronomowie opisują to jako “przed-główną sekwencją”.

Gwiazdy formują się kiedy olbrzymia ilość gazu zaciska się ze sobą pod wpływem własnej grawitacji, rosnąc jako coraz bardziej gęste i gorące, dopóki nie wystąpi synteza jądrowa (zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe). Ten proces zachodzi szybciej u bardziej masywnych gwiazd.

“Wyobraźmy sobie, że ludzkie dziecko kurczy się, kiedy staje się starsze, zamiast rosnąć. Tak dzieje się u młodych gwiazd”, mówi DiStefano.

W młodych systemach, które zostały opisany w tym badaniu, bardziej masywna gwiazda jest dojrzałbym obiektem, kiedy jej mniej masywny towarzysz nie jest. W wyniku tego druga gwiazda wydaje się bardziej “napuchnięta”, a to dlatego, że wciąż się kurczy w sobie. Dzięki temu wspomniana “przed-główna sekwencja” gwiazdy działa jak gigantyczne lustro, odbijające blask jej partnera.

Odkrycie takich gwiezdnych bliźniaków pozwala zdobyć bezcenną wiedzę na temat formowania się samych gwiazd, jak i ewolucji tych najbardziej masywnych, jak i gwiazd podwójnych oraz “gwiezdnych żłobków”.

Tych 18 systemów zostało wyłowionych z milionów gwiazd znajdujących się, jak zostało już wspomniane, w Wielkim Obłoku Magellana, obserwowanym przez Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE, Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego – projekt naukowy mający na celu wykrywanie i obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego prowadzony za pomocą polskiego teleskopu w Las Campanas Observatory w Chile przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego).

Ze względu na rzadkość ich występowania, znalezienie takich systemów w naszej galaktyce będzie prawdopodobnie wymagało wykorzystania urządzeń z powstającego od 2014 roku Large Synoptic Survey Telescope (planowane ukończenie prac i pierwsze badania są na 2022 rok).

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, The Astrophysical Journal Grafika: Robert Gendler / Josch Hambsch