Paano Gumagana ang Form ng Mga Binary Star System? Ang mga Astronomo sa Pangwakas na Lutasin ang Misteryo

Ang isang kamangha-manghang pagsabog ng supernova, higit sa isang bilyong beses na mas maliwanag kaysa sa ating araw, minarkahan ang pagsilang ng isang neutron star na nagbubuklod sa mainit at siksik na kasama nito. Ngayon, ang dalawang siksik na labi na ito ay nakatalaga sa bawat isa sa halos isang bilyong taon, sa kalaunan ay nagsasama at nagbubunga ng ilan sa pinakamalakas na kilalang elemento sa uniberso.

Ang pagsabog ay naganap sa isang kalawakan na katulad ng ating sariling Milky Way, halos 920 milyong light-years ang layo. Nakita ng isang maliit na teleskopyo sa obserbatoryo ng Palomar sa California ang mga unang photon mula sa supernova na pinangalanang "iPTF 14gqr" - mga oras lamang matapos ang pagsabog, nang ito ay higit sa 10 beses na mas mainit kaysa sa ibabaw ng ating araw. Nang lumitaw ang liwanag ng supernova sa susunod na dalawang linggo, ginamit ng isang pandaigdigang pangkat ng mga astronomo ang data upang subaybayan ang pinagmulan ng pagsabog sa isang napakalaking bituin na may radius na 500 beses sa araw.

Ngunit hindi lamang ito ang higanteng sukat ng bituin na ginawa ang pagtuklas na ito lalo na kapansin-pansin. Ano ang di-pangkaraniwang ang tila ang bituin ay ang pinakamaliit sa lahat ng kilalang mga sumasabog na higanteng bituin. Ang napakalaking bituin na ito ay tinanggihan ng halos lahat ng masa nito, marahil sa pamamagitan ng isang siksik na kasabay na kasama. Nang sumabog ito, natira ito sa isang bagong panganak na neutron star na patuloy na nag-orbit sa kasamahan nito.

Ang pag-unawa sa pagbuo ng mga binary star system kung saan ang dalawang sobrang siksik na bituin na orbit sa bawat isa ay palaging isang palaisipan. Ang mga panandaliang supernovae na nagbubunga ng mga makakapal na binary star systems na ito ay kapwa bihirang at mahirap mahahanap, dahil mabilis silang lumitaw at nawawala sa kalangitan - mga limang beses na mas mabilis kaysa sa isang karaniwang supernova.

Ang unang obserbasyon ng supernova na "sobrang nakuha", na ang aking mga kasamahan at detalye ko sa isang bagong pag-aaral, ay hindi lamang nagbibigay ng mga pananaw sa pagbubuo ng mga sistemang ito kundi nagpapakita rin ng mga huling yugto sa buhay ng mga natatanging napakalaking bituin na ito nasamsam ng lahat ng kanilang masa bago sila mamatay.

Paglutas ng Longstanding Mystery

Ang mga bituin na isinilang na may higit sa walong ulit ang masa ng araw ay mabilis na tumakbo sa gasolina at sumuko sa grabidad sa dulo ng kanilang buhay - bumagsak sa kanilang sarili at sumasabog sa isang supernova. Kapag nangyari ito, ang lahat ng mga panlabas na layer ng bituin - ilang beses na ang masa ng araw - ay nakakalat.

Nang magsimula akong magtrabaho kasama ang aking tagapayo, si Mansi Kasliwal, bilang isang bagong mag-aaral na nagtapos, nagpasiya akong mag-aral ng supernovae na mabilis na lumabo sa liwanag. Pagmimina ng database ng mga kaganapan na natuklasan ng iPTF, ako ay dumating sa kabuuan ng iPTF 14gqr, isang mabilis na pagkupas supernova na natuklasan higit sa isang taon bago ngunit ang tunay na likas na katangian ng katawan ay nanatiling mahiwaga.

Ang data ay puzzling dahil ang aming paunang mga modelo iminungkahing supernova na ito ay sanhi ng pagkamatay ng isang higanteng napakalaking bituin, pa ang pagsabog sa mismo ay medyo wimpy. Ito ay pinalabas lamang ng ikalimang bahagi ng masa ng araw, habang ang lakas nito ay ikasampung bahagi lamang ng isang karaniwang supernova. Nasaan ang lahat ng nawawalang bagay at enerhiya?

Ang mga pahiwatig ay nagpapahiwatig na ang sumasabog na bituin ay dapat na nakuha ng halos lahat ng orihinal na masa bago ang pagsabog. Ngunit ano ang maaaring ninakaw ng napakaraming bagay mula sa higanteng bituin na ito? Marahil ang isang hindi nakikitang kasamang binary?

Sinimulan ko ang pagbabasa tungkol sa mga bihirang binary star scenario, noong una kong nakita ang ideya ng "ultra-stripped supernovae."

Ultra-Stripped Supernovae

Kapag ang isang napakalaking bituin ay may isang siksikan at malapit na binary na kasamang bituin, ang matinding gravitational pull ng kasamahan ay maaaring magnanakaw sa kanyang mapagtiwala na kapitbahay ng halos lahat ng masa bago ito sumabog - kaya ang terminong "sobrang nakuha."

Ang sobrang nakuha na supernova ay umalis sa likod ng isang neutron star, isang mabilis na umiikot na siksik na bituin ng bangkay na naglalaman ng kaunti pa kaysa sa masa ng sun crammed sa isang rehiyon ang laki ng downtown Los Angeles. Ang neutron star na ito ay nakulong sa isang masikip na orbit sa paligid ng kasamahan nito. Ang kasama ay posibleng isa pang neutron star, o kahit na isang white dwarf o isang black hole na nabuo mula sa isang napakalaking bituin na namatay ilang milyong taon bago ang kasamahan nito.

Ang ganitong mga sistema ng binary ay naging isang mahalagang larangan ng pagsisiyasat sa astrophysical para sa ilang mga dekada. Direktang sinusunod natin ang maraming gayong mga sistema sa ating sariling kalawakan na may salamin sa mata at radyo teleskopyo. Ang unang hindi tuwirang pagtuklas ng mga gravitational wave ay nagmula sa mga obserbasyon ng double double neutron star system. Higit pang mga kamakailan lamang, ang unang pagsasanib ng double neutron star system ay nakita sa pamamagitan ng mga advanced na LIGO at sa electromagnetic waves sa 2017, na nagbibigay sa mga astronomo ng natatanging pananaw sa mga pagkilos ng gravity at ang pinagmulan ng mga mabibigat na elemento sa uniberso.

Gayunpaman, mahaba itong nanatiling isang misteryo kung paano binubuo ang binary na mga bituin. Alam namin na ang neutron stars ay nabuo sa pagsabog ng supernova. Ngunit, upang makakuha ng binary neutron stars, kailangan mo ng binary ng dalawang malalaking bituin upang magsimula. Gayunpaman, ito ay nangangailangan ng tumpak na balanse ng mga pwersa upang matiyak na ang binary neutron stars ay mananatiling sapat na matatag upang mabuhay ang dalawang marahas na pagsabog na lumikha ng sistema.

Maraming mga linya ng hindi direktang ebidensiya iminumungkahi na sila ay nabuo sa isang napaka-bihirang klase ng mahina ultra-Nakuha supernova pagsabog. Ngunit ang mga malabong pagsabog ay nakaligtas sa direktang pagtuklas. Ang unang katumpakan ng pagmamasid na ito para sa isang sobrang nakuha na supernova ay nagbukas ng isang pagkakataon para maintindihan ang pagbubuo ng mga sistema ng binary neutron star binary.

Pag-scan ng mga Langit para sa mga Pagsabog ng Sanggol

Ang aming supernova ay nakita sa intermediate Palomar Transient Factory (iPTF) survey. Ang automated survey ng iPTF ay gumamit ng isang malaking kamera na naka-mount sa isang 1-meter-sized na teleskopyo upang kumuha ng mga litrato ng kalangitan tuwing gabi at i-scan para sa "mga bagong bituin." Ang isang priority sa paghahanap ay pangangaso para sa supernovae ng sanggol at pinpoint ang pinagmulan.

Tuwing natagpuan ang isang bagong bituin, agad na binabanggit ng survey robot ang mga on-duty na mga astronomo na matatagpuan sa isang ganap na naiibang time zone upang mag-follow up. Ang estratehiya na ito, kasama ang isang pandaigdigang network ng mga teleskopyo, ay nagpahintulot sa amin na mahuli ang maraming sumasabog na mga bituin sa pagkilos at maunawaan kung ano ang hitsura nila bago lamang sumabog. Sa katunayan, ang paghahanap ng isang bihirang ultra-nakuha na mga supernova sandali matapos ang pagsabog ay isang masuwerteng pagkakataon!

Ang nag-iisang pangyayaring ito ay nagbigay sa amin ng unang pananaw sa masa at enerhiya na inilabas sa naturang mga pagsabog, ang siklo ng buhay ng napakalaking mga bituin, at pagbuo ng binary na mga bituin. Gayunpaman, marami pang natutunan mula sa isang mas malaking sample ng mga pangyayaring ito.

Gamit ang Zwicky Transient Facilty - ang kahalili ng iPTF na maaaring i-scan ang kalangitan nang 10 beses na mas mabilis - at isang pandaigdigang network ng mga teleskopyo na tinatawag na PAGLAKAS, umaasa kami na masaksihan ang mas ultra-nakuha na pagsabog, na nagsisimula ng isang bagong episode sa aming pag-unawa sa mga natatanging mga system star.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Kishalay De. Basahin ang orihinal na artikulo dito.