Gwiezdny surfing Gigantyczne gazowe fale przyboju na odległej gwieździe
Podczas przypływu na oceanicznej plaży fale uderzają o brzeg, rozbryzgując słoną wodę i pianę. Według pracy opublikowanej ostatnio w „Nature Astronomy”, lata świetlne od Ziemi zachodzi coś podobnego na znacznie większą skalę, gdy fale pływowe gorącego gazu wznoszą się na wysokość równą trzem średnicom naszego Słońca, by następnie rozbić się o powierzchnię gwiazdy nadolbrzyma.
W ekscentrycznych układach podwójnych gwiazd zwanych gwiazdami pulsującymi typu „heartbeat”, gdy krążą one wokół siebie, jedna z gwiazd deformuje kształt swojego partnera – trochę tak, jak Księżyc tworzy pływy oceaniczne, krążąc wokół Ziemi. Te gwiezdne pływy gorącego gazu, które zazwyczaj wybrzuszają się do wysokości około 0,1% całkowitej średnicy gwiazdy, powodują zmiany jasności układu podwójnego, które astronomowie są w stanie wykryć na Ziemi.
Z czymś radykalnie innym mamy do czynienia w MACHO 80.7443.1718, układzie gwiazd znajdującym się w odległości 200 tys. lat świetlnych, mówi współautor pracy Morgan MacLeod, astrofizyk z Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian. Mniejszy ze składników tego układu wywołuje na swoim olbrzymim partnerze pływy o amplitudzie dochodzącej do 20% średnicy większej gwiazdy, deformując ją do kształtu „przypominającego piłkę do rugby”, wyjaśnia MacLeod. „Jak jest możliwe podtrzymywanie fali o takich rozmiarach?” – pyta. Krótka odpowiedź brzmi – nie jest. MacLeod i jego współpracownik Abraham Loeb stworzyli komputerowy model tego układu podwójnego i stwierdzili, że nie będzie on w stanie podtrzymać tak gigantycznych fal. Odległość orbitalna stopniowo się zmniejsza, a rozbryzg gorącego gazu i zanieczyszczeń wywołany przez fale powoduje ubytek masy większej gwiazdy. Badacze nadali tej skazanej na zagładę parze gwiazd nazwę „układu złamanego serca”.
„W układzie tym gwiazdy, krążąc wokół siebie, cały czas zmniejszają wzajemną odległość – mówi James Fuller, astrofizyk z California Institute of Technology, który nie brał udziału w tych nowych badaniach. – W rezultacie mamy tu do czynienia ze znacznie gwałtowniejszym procesem niż zwykle obserwowany w innych układach”. Gwiazdy zbliżają się do siebie z każdym kolejnym rokiem, ponieważ większa z nich, o masie 35 mas naszego Słońca, wysysa nieustannie energię ze swojego mniejszego towarzysza. MacLeod spodziewa się, że fale staną się jeszcze silniejsze, w miarę jak orbita będzie się kurczyć. Fizycy nie wiedzą jeszcze, czy w istocie takie gwiazdy ostatecznie zderzą się ze sobą i utworzą jedną całość.
Badanie interakcji między gwiazdami podwójnymi może pomóc astrofizykom przewidzieć ostateczny los układu, mówi Susan E. Mullally, astronomka ze Space Telescope Science Institute, która również nie brała udziału w tych badaniach. U kresu swojej ewolucji masywne gwiazdy albo kolapsują do czarnych dziur, albo przekształcają się w gwiazdy neutronowe – lecz w przypadku układów złamanego serca naukowcy zupełnie nie wiedzą, co się stanie.
„Jeśli znaczna część życia [masywnej gwiazdy] upływa na interakcji z inną gwiazdą” – mówi Mullally – może to „w fascynujący sposób wyznaczać przebieg końcowych etapów ewolucji gwiazd w układach podwójnych”.