Czarne wdowy na czarnym niebie. Radioteleskop w Arecibo odkrył gwiazdy pożerające swoich partnerów
Pod koniec 2020 roku wskutek zerwania lin podtrzymujących instrumenty naukowe, zniszczeniu uległ radioteleskop w Arecibo, do niedawna największy radioteleskop na świecie. Choć nie wiadomo jeszcze, czy zostanie odbudowany, to zebrane przez niego dane wciąż dostarczają fascynujących informacji o przestrzeni kosmicznej.
Obserwacje wykonane za pomocą teleskopu na przestrzeni lat 2013-2018 pozwoliły astronomom odkryć jedne z najciekawszych gwiazd na niebie. Być może „gwiazd” nie jest tutaj najlepszym słowem, bowiem chodzi o pozostałości po gwiazdach, które już zakończyły swoje życie. Ale do rzeczy.
Gdy umiera masywna gwiazda, której masa jest większa od 8 mas Słońca, mamy do czynienia z eksplozją supernowej. Po takiej eksplozji pozostaje zazwyczaj albo czarna dziura o masie gwiazdowej, albo gwiazda neutronowa, niezwykle gęsta kula materii zdegenerowanej. Czasami do takiego spektakularnego końca życia gwiazdy dochodzi w tzw. układzie podwójnym, w którym była już gwiazda krążyła wraz z inną gwiazdą wokół wspólnego środka masy. Po eksplozji w układzie pozostaje zatem jedna gwiazda i gwiazda neutronowa. Wtedy może się zrobić gorąco.
Z gwiazdy neutronowej wychodzi pająk
Czasami w takich układach odległość między jego składnikami jest na tyle mała, że grawitacja gwiazdy neutronowej zaczyna przyciągać materię z towarzyszącej mu gwiazdy. W takim procesie „recyklingu” coraz więcej masy podąża w kierunku gwiazdy neutronowej, której moment pędu i tempo rotacji rosną. Gwiazda neutronowa zaczyna świecić w zakresie rentgenowskim, ogrzewając swojego towarzysza.
W toku ewolucji takiego układu masa gwiazdy towarzyszącej stopniowo maleje, bo coraz więcej z niej opada na gwiazdę neutronową. W związku ze zmianą rozkładu masy w układzie zmieniają się też orbity poszczególnych elementów. Zazwyczaj w pewnym momencie dochodzi do ustania przepływu. Rozkręcona tym przepływaniem materii gwiazda neutronowa staje się już wtedy pulsarem radiowym. W skrajnych przypadkach jednak przepływ trwa do samego końca. Pulsar – niczym niektóre pająki - pożera swojego towarzysza niemal w całości, rozkręcając się przy tym do absurdalnych prędkości i stając się tzw. pulsarem milisekundowym.
Wyobraź sobie wyobrazić najszybszego ze znanych nam pulsarów. Odkryty w 2004 r. pulsar PSR J1748-2446ad to gwiazda neutronowa o średnicy 16 km, masie dwa razy większej od masy Słońca, obracająca się wokół własnej osi 42 981 razy na minutę. Tak, 42 981 razy na minutę. Jeden obrót zajmuje jej 1,39 ms.
Arecibo odkrywa trzy nowe czarne wdowy
Z założenia pulsar staje się czarną wdową, gdy masa jego towarzysza spadnie znacznie poniżej 10 proc. masy Słońca. Zanim do tego dojdzie naukowcy zazwyczaj są w stanie obserwować zaćmienia (pulsar regularnie chowa się za swoim towarzyszem), gdy jednak masa towarzysza osiągnie poziom rzędu 5 proc. masy Słońca, to jest on już tak mały, że przesłania pulsara tylko na chwilę.
Naukowcy analizujący dane z radioteleskopu Arecibo odkryli trzy nowe czarne wdowy, których towarzysze mają masę rzędu 0,02-0,03 masy Słońca oraz pięć innych, w których masa towarzysza jest wyższa, ale wciąż mniejsza niż 10 proc. masy Słońca.
Z uwagi na zniszczenie radioteleskopu w Arecibo badania tego typu mogą stać się dużo trudniejsze w najbliższym czasie. Choć astronomowie z Chin zaproponowali społeczności międzynarodowej wykorzystanie FAST, czyli obecnie największego radioteleskopu na Ziemi, to jednak czas obserwacyjny będzie tam bardzo ograniczony, a chętnych z pewnością mnóstwo. Pozostaje zatem trzymać kciuki za to, aby jednak władze i instytucje publiczne postanowiły w najbliższym czasie odbudować obserwatorium w Portoryko.
