Sistema binario di nane bianche ad eclisse

Posted on maggio 20, 2010

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Gli astrofisici alla UC di Santa Barbara sono i primi scienziati a identificare due nane bianche in un sistema binario a eclisse, permettendo per la prima volta la misurazione diretta del raggio di una rara nana bianca rara, composta da elio puro. Queste osservazioni sono le prime a confermare una teoria su un certo tipo di stella nana bianca [nella foto: rappresentazione artistica del sistema stellare].

La storia è iniziata con le osservazioni di Justin Steinfadt, uno studente di fisica della UCSB che ha seguito le nane bianche come parte del suo dottorato di ricerca con Lars Bildsten, professore e membro permanente del UCSB’s Kavli Institute for Theoretical Physics, e Steve Howell, un astronomo del National Optical Astronomy Observatory (NOAO) di Tucson, in Arizona.

Le brevi eclissi sono state scoperte durante le osservazioni della stella NLTT 11.748 con il Telescopio Faulkes Nord del Las Cumbres Osservatorio Global Telescope (LCOGT), un istituto affiliato alla UCSB.
NLTT 11.748 è una delle più piccole nane bianche conosciute composte da elio, che sono sotto un attento studio per le loro variazioni di luminosità. Molte istantanee della stella, circa una ogni minuto, hanno rivelato che la stella è leggermente più debole. Steinfadt ha subito capito l’importanza di questa scoperta inaspettata. “Abbiamo osservato numerose stelle, ma ritengo che siamo stati ugualmente fortunati!” ha detto.
Avi Shporer, un collega postdottorato alla UCSB e alla LCOGT, in merito ha detto:“Sapevamo che c’era qualcosa di insolito, soprattutto perché abbiamo confermato questi cali di luminosità anche la notte successiva”. Gli scienziati hanno osservato tre minuti di eclissi delle stelle binarie per ben due volte durante l’orbita di 5,6 ore.
L’eccitazione della scoperta e la necessità di confermarla rapidamente hanno portato all’utilizzo del Keck Telescope di 10 metri, situato sul Mauna Kea alle Hawaii, a sole cinque settimane dopo la prima osservazione. Il team comprendeva anche David Kaplan, un Fellow Hubble e i colleghi Bildsten e Kaplan.

Durante quella notte, gli scienziati sono stati in grado di misurare lo spostamento Doppler della stella NLTT 11.748. “E ‘stato incredibile assistere alla velocità di questo cambiamento in soli pochi minuti”, ha detto Kaplan, che era presente durante le osservazioni.

Queste osservazioni hanno portato alla conferma di una teoria importante circa le nane bianche, le stelle alla fine della loro vita. “La formazione di un tale sistema binario contenente una nana bianca di elio di bassissima massa deve essere il risultato di interazioni e di perdita di massa tra le due stelle originali”, ha detto Howell. Le nane bianche sono i resti di stelle molto dense come il Sole, con dimensioni paragonabili a quelle della Terra. Una stella diventa una nana bianca quando ha esaurito il suo combustibile nucleare e tutto ciò che rimane è il nucleo denso, in genere composto da carbonio e ossigeno.

Una delle stelle della recente scoperta, è una nana bianca relativamente rara composta da un nucleo di elio con una massa del 10-20% soltanto di quella del Sole. L’esistenza di queste stelle speciali nota già da oltre 20 anni. Secondo il modello teorico, queste stelle produrrebbero più calore e sono più grandi delle nane bianche ordinarie. Fino ad oggi, le loro dimensioni non erano tuttavia mai state misurate. Le osservazioni della stella NLTT 11.748 hanno fornito la prima misurazione diretta del raggio di una nana bianca insolita, che conferma questa teoria.

L’altra stella del binaria è anch’essa una nana bianca, anche se più ordinaria, composta principalmente da carbonio e ossigeno, con circa il 70% della massa del Sole. Questa stella è più massiccia e anche molto più piccola delle altre nane bianche. La luce che emana è 30 volte più debole di quello della sua stella partner del sistema binario.

Bildsten ringrazia le collaborazioni scientifiche con la UCSB per il successo di questo lavoro, rilevando che il team originale è stato ampliato per includere KITP, il Dipartimento di Fisica, e il LCOGT per confermare rapidamente la nuova scoperta.
“Una possibilità particolarmente intrigante è scoprire quello che accadrà in 6-10000000000 anni”, ha detto Bildsten. “Questo sistema binario emette onde gravitazionali a un tasso che costringerà le due nane bianche ad entrare in contatto. Cosa succederà allora, nessuno lo può sapere”.
La National Science Foundation, LCOGT e la NASA hanno sostenuto questo lavoro.
I risultati saranno pubblicati nella rivista “Astrophysical Journal Letters.

A cura di Arthur McPaul

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