Martwa gwiazda ma tajemniczy silnik. Według nauki nie powinien istnieć
Martwa gwiazda RXJ0528+2838 tworzy gigantyczną falę uderzeniową, choć nie powinna. Astronomowie podejrzewają tajemniczy napęd magnetyczny.
To miała być jedna z wielu spokojnych, martwych gwiazd w naszej galaktyce. Tymczasem biały karzeł RXJ0528+2838, oddalony zaledwie o 730 lat świetlnych, okazuje się źródłem potężnego, trwającego co najmniej tysiąc lat wypływu materii. Co gorsza dla teoretyków – według obowiązujących modeli taki silnik po prostu nie powinien istnieć.
Martwa gwiazda, która zachowuje się jak silnik odrzutowy
RXJ0528+2838 to biały karzeł, czyli z niepozorne, gęste jądro dawnej gwiazdy o małej masie, która dawno zakończyła swoje życie. Wokół niego krąży gwiazda podobna do Słońca. To typowy układ podwójny, jakich w Drodze Mlecznej są miliony. Normalnie spodziewalibyśmy się, że jeśli w ogóle dzieje się tam coś dynamicznego, to za sprawą dysku akrecyjnego: wirujący gaz ściągany z towarzyszki tworzy wokół białego karła rozgrzany pierścień, z którego część materii może być wyrzucana w przestrzeń kosmiczną.
W tym systemie jest jednak inaczej. RXJ0528+2838 nie zdradza śladów klasycznego dysku, a mimo to najwyraźniej od setek lat zachowuje się jak kosmiczny silnik odrzutowy. Materia wyrzucana z okolic gwiazdy uderza w otaczający gaz międzygwiazdowy, rzeźbiąc w nim imponującą strukturę w postaci łukowej fali uderzeniowej. To właśnie ta struktura, a nie sam biały karzeł, jako pierwsza przykuła uwagę astronomów.
Fala jak przed dziobem statku. Tylko że wokół martwej gwiazdy
Na pierwszych zdjęciach wykonanych w Hiszpanii Teleskopem Izaaka Newtona wokół RXJ0528+2838 widać było tajemniczą mgławicę o bardzo nietypowym kształcie. Właśnie dlatego zespół sięgnął po znacznie potężniejsze narzędzie, a mianowicie instrument MUSE zamontowany na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile.
Nowe obserwacje pozwoliły rozdzielić światło przychodzące z różnych fragmentów obiektu i zbudować szczegółową mapę gazu. Okazało się, że mamy do czynienia z klasyczną łukową falą uderzeniową, przypominającą falę przed dziobem szybko płynącego statku. Tym statkiem jest układ z białym karłem, który porusza się przez rozrzedzony gaz galaktyki.
Kształt łuku, jego rozmiar i skład chemiczny wyraźnie wskazują, że to nie przypadkowy obłok międzygwiazdowy ani pozostałość po dawnej supernowej. Struktura jest bezpośrednio związana z RXJ0528+2838 i musi być zasilana energią z okolic tej konkretnej martwej gwiazdy.
Silne pole magnetyczne zamiast dysku. Coś tu się bardzo nie zgadza
Najdziwniejsze jest nie to, że fala istnieje, ale w jaki sposób powstaje. W typowych układach podwójnych z białym karłem wyraźnie widać dysk akrecyjny – rozżarzoną strukturę, z której da się wytłumaczyć zarówno promieniowanie, jak i wypływy materii. Tutaj takiego dysku po prostu nie ma.
Analiza danych z MUSE pokazuje za to, że biały karzeł ma wyjątkowo silne pole magnetyczne. Zamiast budować klasyczny dysk, pole to kieruje materię podebraną gwieździe-towarzyszce wprost na powierzchnię martwej gwiazdy. Gaz przelatuje wzdłuż linii pola, jak po niewidzialnych szynach. Problem w tym, że dotąd sądzono, iż taki bezdyskowy scenariusz nie jest w stanie wytworzyć wypływu o takiej mocy i tak długiej żywotności. A dokładnie to widzimy wokół RXJ0528+2838.
Badacze sugerują więc, że pole magnetyczne pełni tu funkcję napędu głównego. Energia zgromadzona w polu, w połączeniu z materią napływającą z towarzysza, może być przekształcana w wiatr gwiazdowy znacznie silniejszy, niż przewidywały modele. Na razie jednak jest to raczej hipoteza niż gotowy opis zjawiska – brakuje szczegółowego mechanizmu, który dałoby się włożyć do symulacji i sprawdzić na liczbach.
Tysiąc lat pracy niewidzialnego silnika
Z kształtu łukowej fali uderzeniowej i prędkości, z jaką układ porusza się w przestrzeni, można oszacować wiek całej struktury. Wynik jest co najmniej imponujący, ponieważ wypływ materii musi działać od co najmniej tysiąca lat.
To oznacza, że RXJ0528+2838 jest stabilnym, długotrwałym mechanizmem. Co więcej, obecna siła pola magnetycznego wystarczyłaby, by zasilać taką falę tylko przez część tego czasu. Sugeruje to, że albo pole było kiedyś jeszcze silniejsze, albo w układzie kryje się dodatkowe źródło energii, którego na razie nie umiemy wskazać.
Przeczytaj także:
Astronomowie mówią więc o tajemniczym silniku: czymś, co w oczywisty sposób działa – bo widzimy efekt w postaci gigantycznej struktury gazowej – ale nie daje się łatwo wpisać w znane scenariusze ewolucji układów podwójnych. Jeżeli RXJ0528+2838 nie jest odosobnionym przypadkiem, nasze podręcznikowe wyobrażenie o tym, jak materia przepływa w pobliżu białych karłów z silnym polem magnetycznym, może wymagać poważnej korekty.
Odkrycie nie kończy sprawy, a raczej ją otwiera. Zespół, w którym ważną rolę odgrywają również badacze z Polski, podkreśla, że aby zrozumieć nowy mechanizm, trzeba znaleźć więcej podobnych przypadków. Na razie RXJ0528+2838 jest pojedynczym, spektakularnym obiektem.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: ESO/K. Iłkiewicz and S. Scaringi et al. Background: PanSTARRS
