Από πού έρχονται οι ακτίνες Χ; – Το «Gandalf» και ο «Δίδυμος» αλλάζουν όσα ξέραμε για τα άστρα

Σε περίπου 5 έως 8 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Ήλιος μας αναμένεται να εξελιχθεί σε λευκό νάνο – ένα εξαιρετικά πυκνό άστρο, με μέγεθος παρόμοιο με της Γης, που θα έχει εξαντλήσει τα καύσιμά του και αποβάλει τα εξωτερικά του στρώματα. Παρότι ο Ήλιος είναι μοναχικό άστρο, οι αστρονόμοι έχουν διαπιστώσει τα τελευταία 15 χρόνια ότι τα διπλά ή πολύπλοκα αστρικά συστήματα είναι πολύ πιο συχνά από ό,τι πίστευαν παλαιότερα.

Όταν ένας λευκός νάνος βρίσκεται σε δυαδικό σύστημα, συνήθως «αρπάζει» υλικό από το συνοδό του άστρο, διαδικασία γνωστή ως προσαύξηση (accretion), που παράγει εκπομπές ακτίνων Χ – ένα χαρακτηριστικό «σήμα» αυτής της αλληλεπίδρασης.

Τώρα, επιστήμονες από την ομάδα της Ilaria Caiazzo, επίκουρης καθηγήτριας στο Institute of Science and Technology Austria (ISTA), ανακοίνωσαν την ανίχνευση εκπομπών ακτίνων Χ όχι σε ένα, αλλά σε δύο απομονωμένα αντικείμενα, γνωστά ως Gandalf και Moon-Sized. Τα δύο αυτά αντικείμενα, εξαιρετικά μαγνητικά και ταχύτατα περιστρεφόμενα, σχηματίστηκαν ύστερα από βίαιες αστρικές συγκρούσεις και χαρακτηρίζονται ως «υπολείμματα συγχώνευσης». Εκπέμποντας ακτίνες Χ χωρίς να διαθέτουν συνοδό, δημιουργούν μια νέα κατηγορία αστρικών υπολειμμάτων.

Το μυστήριο του Gandalf

Το αντικείμενο Gandalf δεν είναι εντελώς νέο εύρημα. Η Caiazzo το είχε εντοπίσει κατά τη διάρκεια της μεταδιδακτορικής της έρευνας, θεωρώντας το ιδιαίτερα ενδιαφέρον λόγω ενδείξεων ύπαρξης υλικού γύρω του.

«Αρχικά νομίζαμε ότι πρόκειται για δυαδικό σύστημα», εξηγεί ο υποψήφιος διδάκτορας Andrei Cristea, πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics. Όπως σημειώνει, «σε τόσο υψηλό μαγνητισμό, η περιστροφή του άστρου θα έπρεπε να συγχρονίζεται με την τροχιά του συνοδού του». Ωστόσο, ενώ η ταχύτερη γνωστή τροχιά φτάνει τα 80 λεπτά, το Gandalf περιστρέφεται κάθε έξι λεπτά – ένα από τα πιο παράξενα χαρακτηριστικά του.

Η ομάδα παρατήρησε φάσματα εκπομπής υδρογόνου με διπλή κορυφή, ένδειξη ύπαρξης δίσκου υλικού γύρω από το άστρο. Όμως, η εναλλαγή των κορυφών ανά έξι λεπτά υποδήλωνε κάτι διαφορετικό: έναν «μισό δακτύλιο» υλικού που περιβάλλει το αντικείμενο. «Δεν έχουμε ξαναδεί κάτι παρόμοιο σε λευκό νάνο», τονίζει ο Cristea.

Η εξήγηση που προτείνεται είναι ότι το Gandalf διαθέτει ισχυρό και ασύμμετρο μαγνητικό πεδίο, το οποίο παγιδεύει το υλικό σε αυτή την ιδιόμορφη διάταξη. «Οι περισσότεροι λευκοί νάνοι παρόμοιας ηλικίας δεν είναι μαγνητικοί», επισημαίνει. «Το Gandalf αποτελεί μία από τις ελάχιστες γνωστές εξαιρέσεις και μάλιστα με ασύμμετρο μαγνητισμό».

Το Moon-Sized, ο «δίδυμος» του Gandalf

Παρότι το Gandalf δεν έχει συνοδό, φαίνεται να διαθέτει έναν «δίδυμο» σε διαφορετικό σημείο του σύμπαντος. Το 2021, η Caiazzo παρουσίασε την ανακάλυψη ενός λευκού νάνου που ονόμασε «Moon-Sized». Το αντικείμενο αυτό είναι εξαιρετικά μαγνητικό, περιστρέφεται γρήγορα και έχει μάζα ίση με του Ήλιου, αλλά μέγεθος παρόμοιο με της Σελήνης.

Οι αστρονόμοι του ISTA διαπίστωσαν ότι τα δύο άστρα μοιράζονται πέντε κοινά χαρακτηριστικά: είναι υπερμεγέθη, έντονα μαγνητικά, ταχύτατα περιστρεφόμενα, χωρίς συνοδό και εκπέμπουν ακτίνες Χ. Αυτά τα στοιχεία οδήγησαν τους επιστήμονες στην πρόταση δημιουργίας μιας νέας κατηγορίας λευκών νάνων.

Ωστόσο, υπάρχουν και διαφορές. Το Moon-Sized δεν περιβάλλεται από υλικό, ενώ είναι 7 έως 8 φορές παλαιότερο από το Gandalf. Οι εκπομπές ακτίνων Χ του είναι 100 φορές ασθενέστερες, γεγονός που υποδηλώνει ότι μπορεί να αποτελεί πιο εξελιγμένο στάδιο του ίδιου τύπου αντικειμένου.

Πώς ορίζεται μια νέα κατηγορία άστρων;

Οι αστρονόμοι συμφωνούν πως όσο πιο κοντά βρίσκονται τέτοια αντικείμενα, τόσο πιθανότερο είναι να είναι κοινά. Ωστόσο, κάθε νέο εύρημα προκαλεί μεγάλο ενδιαφέρον. «Αν βρούμε ένα τέτοιο αντικείμενο στο σύμπαν, είναι απίθανο να είναι το μοναδικό», εξηγεί η Caiazzo. «Στην περίπτωσή μας, εντοπίσαμε δύο με πέντε κοινά χαρακτηριστικά. Αυτό αρκεί για να μιλήσουμε για μια νέα κατηγορία αστρικών υπολειμμάτων».

Ακτίνες Χ και τα μυστήρια της αστρικής εξέλιξης

Η ερευνητική ομάδα προτείνει τρία πιθανά σενάρια για την προέλευση των ακτίνων Χ. Στο πρώτο, ένας έντονα μαγνητισμένος λευκός νάνος περιστρέφεται τόσο γρήγορα ώστε εξάγει υλικό από τον εαυτό του – ένα φαινόμενο γνωστό από τους παλλόμενους αστέρες νετρονίων (pulsars), αλλά ποτέ δεν έχει παρατηρηθεί σε λευκό νάνο.

Στο δεύτερο σενάριο, υλικό που απέμεινε από τη σύγκρουση ενδέχεται να μην έχει απορροφηθεί πλήρως και να επιστρέφει περιοδικά στο άστρο μετά από εκατομμύρια χρόνια. Το τρίτο σενάριο αφορά την προσέλκυση εξωτερικού υλικού, όπως αστεροειδών ή διαλυμένων πλανητών – φαινόμενο γνωστό ως «ρύπανση» των λευκών νάνων.

Αν και τα δεδομένα για τα δύο αντικείμενα είναι πολλά, οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι χρειάζονται περαιτέρω παρατηρήσεις για να κατανοηθεί πώς επηρεάζουν τα πλανητικά τους συστήματα. «Τα δύο αντικείμενα έχουν πολλές ομοιότητες αλλά και σημαντικές διαφορές», καταλήγει ο Desai. «Η ανακάλυψη περισσότερων τέτοιων υπολειμμάτων θα μας βοηθήσει να αποσαφηνίσουμε τα σενάρια και ίσως να αναθεωρήσουμε όσα γνωρίζουμε για την εξέλιξη των άστρων».

Πηγή: phys.org