宇宙の星のほとんどはペアで存在し、質量の大きい方がライフ サイクルを終えて白色矮星になった後に存在することがあります。矮星の強力な重力場が主系列星の外側の層をそれに引き寄せ、2 つを軌道に近づけるため、この進化は 2 つの間のダンスを変化させます。
このようにして十分な物質が移動すると、ペアは激変変数 (CV) になります。この名前は差し迫ったハルマゲドンに由来するのではなく、核融合を解き放つために十分な量の水素が白色矮星に引き寄せられたときに、これらの星が放つ短い閃光に由来しています。これらの出来事を最初に観測した天文学者は原因を知りませんでしたが、何か巨大な何かが原因であるに違いないと結論付けました.このタイプの天体は、新星の大部分を占めています。星は突然明るくなり、目に見えるようになるため、新星と呼ばれます。
Nature で報告された、新たに発見された ZTF J1813+4251 系の公転周期はわずか 51 分で、この組み合わせの星が互いに公転するために観測された最短時間です。それだけでも天文学者は興味をそそられますが、ZTF J1813+4251 は別の理由で重要です。地球から見た場合、このペアはお互いに日食を起こしているため、観測者はそれらの特性を非常に詳細に測定することができます。
天文学者は以前に、CV が互いに近づくにつれて遷移が発生し、白色矮星が仲間からすべての水素を降着または捕獲し、現在ヘリウムを引き込んでいるポイントに到達すると予測していました。
ヘリウムを降着するCVが検出されており、天文学者はそれらが従来のCVから進化したのではないかと疑っているが、そのプロセスは数千万年または数億年前に発生したため、これは確認されていない.
MITのケビン・バージ博士は声明で、「これは、水素からヘリウムへの降着への切り替えの過程で、これらのシステムの1つを発見したまれなケースです。 「人々は、これらの天体が超短軌道に移行するはずだと予測しており、検出可能な重力波を放出するのに十分短くなるかどうかについて、長い間議論されてきました。この発見はそれを終わらせます。」
Burdge と共著者は、12 億以上の星を網羅する空の調査を分析し、非常に短い時間スケールで明るくなったり暗くなったりした星を探すことで、ZTF J1813+4251 を発見しました。明るくなるのは、白色矮星の核融合爆発 (はるかにまれで規則的ではない) によるものではなく、1 つの星が他の星の光を遮断する日食プロセスによるものです。
Burdge と共著者は、このようなサイクルを示すのはバイナリ ペア、おそらく CV だけだと確信していたので、世界の 2 つの大きな望遠鏡で光のサイクルを詳細に観察しました。彼らは、この星系は約 3,000 光年離れており、各構成要素の質量と半径の両方を測定するのに十分なほどはっきりと見ることができると結論付けました。
白色矮星の質量は太陽の約半分ですが、そのような燃え尽きた星の性質上、質量ははるかに小さくなります。伴星の太陽質量は約 0.12 で、大きさは木星に似ています。
太陽に似た恒星がまだほとんどが水素であった場合、そのような短い軌道を持つことはできません。バージ氏は、約 8 時間未満のものは不可能だと言いました。しかし、白色矮星によってほとんどの水素が失われたため、ZTF J1813+4251 内の星はほとんどそのヘリウム コアまで縮小されており、その高密度により短い軌道が可能になっています。
前方に投影すると、著者らは、ZTF J1813+4251 がわずか 18 分の軌道に到達し、約 7500 万年後にシステムが完全にヘリウムを降着すると予測しています。驚いたことに、星同士は衝突せず、ゆっくりと離れていき、ドナー星は冷えていきます。
著者らは、10 年以内に軌道の短縮を検出し、今後の機器を使用してシステムからの重力波を検出できると期待しています。これにより、天文学者は、特定のサイズの重力波によって生じる減速に関するアインシュタインの予測をテストすることができます。
1,000 を超える CV が知られていますが、軌道が 75 分より短いのは 12 だけです。その結果、ZTF J1813+4251 は記録を樹立しただけでなく、同様の観測に使用できる類似の類似物も多くありません。
「これは特別なシステムです」とバージは言いました。 「大きな未解決の問題に答え、知られている中で最も美しく振る舞う激変変数の 1 つであるシステムを見つけることができたのは、二重の幸運でした。」
この論文は Nature に掲載されています。
