Ένα εξαιρετικά σπάνιο τριπλό αστρικό σύστημα εντόπισε κινεζική ερευνητική ομάδα, αξιοποιώντας τα δεδομένα του γιγαντιαίου ραδιοτηλεσκοπίου FAST. Το σύστημα περιλαμβάνει ένα πάλσαρ, έναν λευκό νάνο και ένα άστρο παρόμοιο με τον Ήλιο, το οποίο εξακολουθεί να βρίσκεται σε ενεργό στάδιο εξέλιξης.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal Letters, προσφέρει σημαντικά νέα στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται και εξελίσσονται τα πολλαπλά αστρικά συστήματα. Παράλληλα, δημιουργεί μια μοναδική ευκαιρία για τη μελέτη της βαρύτητας σε περιβάλλοντα όπου οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις είναι ιδιαίτερα ισχυρές.
Το σπάνιο τριπλό αστρικό σύστημα
Το πάλσαρ, ένα ταχέως περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων, εντοπίστηκε για πρώτη φορά στις 8 Ιουνίου 2020 από ερευνητές των Εθνικών Αστρονομικών Παρατηρητηρίων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Για την ανίχνευσή του χρησιμοποιήθηκε το FAST, το μεγαλύτερο μονοκάτοπτρο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο.
Στη συνέχεια, επιστήμονες από το Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Σιντζιάνγκ διαπίστωσαν ότι γύρω από το πάλσαρ περιφέρεται ένας λευκός νάνος. Ο λευκός νάνος είναι το πυκνό, θερμό υπόλειμμα ενός άστρου που έχει ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής του, αφού έχει αποβάλει τα εξωτερικά του στρώματα.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ένα ιδιαίτερα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό στη συμπεριφορά του πάλσαρ. Η περίοδος περιστροφής του αυξάνεται περίπου κατά ένα νανοδευτερόλεπτο κάθε χρόνο. Ο ρυθμός αυτός είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερος από εκείνον που καταγράφεται συνήθως σε παρόμοια πάλσαρ, γεγονός που υποδεικνύει την παρουσία πρόσθετων επιδράσεων στο σύστημα.
Η αποκάλυψη του τρίτου άστρου
Η περαιτέρω ανάλυση αρχειακών παρατηρήσεων από το FAST, σε συνδυασμό με δεδομένα άλλων τηλεσκοπίων, αποκάλυψε την ύπαρξη και ενός τρίτου σώματος. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του Χαν Τζινλίν.
Το τρίτο μέλος του συστήματος είναι ένα άστρο με μάζα σχεδόν ίση με εκείνη του Ήλιου. Σε αντίθεση με το πάλσαρ και τον λευκό νάνο, δεν έχει ολοκληρώσει ακόμη την εξέλιξή του. Βρίσκεται σε μεγαλύτερη απόσταση από τα δύο συμπαγή αντικείμενα και φαίνεται ότι επηρεάστηκε λιγότερο από τα κατακλυσμιαία γεγονότα που διαμόρφωσαν το εσωτερικό τμήμα του συστήματος.
Με βάση τα διαθέσιμα μοντέλα αστρικής εξέλιξης, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι και τα τρία σώματα σχηματίστηκαν από το ίδιο νέφος αερίου. Πρόκειται, επομένως, για ένα αρχέγονο τριπλό αστρικό σύστημα, τα μέλη του οποίου ακολούθησαν διαφορετικές πορείες στη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών.
Το πιο μαζικό άστρο εξελίχθηκε πρώτο. Όταν εξάντλησε τα πυρηνικά του καύσιμα, κατέρρευσε και εξερράγη ως υπερκαινοφανής, γνωστός και ως σουπερνόβα. Από την έκρηξη απέμεινε το πάλσαρ που παρατηρείται σήμερα.
Το δεύτερο σε μάζα άστρο ολοκλήρωσε επίσης τον κύκλο ζωής του, αλλά ακολούθησε διαφορετική πορεία. Δεν εξερράγη ως σουπερνόβα, αλλά μετατράπηκε σε λευκό νάνο. Το τρίτο άστρο, χάρη στη μεγαλύτερη απόστασή του, φαίνεται ότι διατήρησε μια πιο ομαλή εξελικτική πορεία και εξακολουθεί να μοιάζει σε αρκετά χαρακτηριστικά με τον Ήλιο.
Ένα φυσικό εργαστήριο για τη βαρύτητα
Πριν από τη συγκεκριμένη ανακάλυψη, το μοναδικό γνωστό τριπλό σύστημα που περιλάμβανε πάλσαρ είχε εντοπιστεί με το τηλεσκόπιο Green Bank. Εκείνο το σύστημα αποτελούνταν από ένα πάλσαρ και δύο λευκούς νάνους, δηλαδή από τρία σώματα που είχαν ήδη ολοκληρώσει την αστρική τους εξέλιξη.
Το νέο σύστημα παρουσιάζει μια σημαντική διαφορά: ένα από τα μέλη του εξακολουθεί να εξελίσσεται. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν πώς αλληλεπιδρούν βαρυτικά σώματα με πολύ διαφορετικές μάζες, πυκνότητες και εξελικτικές ιστορίες.
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των τριών σωμάτων είναι σαφείς και ιδιαίτερα σημαντικές. Για τον λόγο αυτό, το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει ως φυσικό εργαστήριο για τον έλεγχο θεμελιωδών θεωριών της βαρύτητας, συμπεριλαμβανομένης της αρχής της ισχυρής ισοδυναμίας.
Η αρχή αυτή συνδέεται στενά με τη γενική σχετικότητα του Άλμπερτ Αϊνστάιν και προβλέπει ότι η κίνηση ενός σώματος σε βαρυτικό πεδίο δεν εξαρτάται από την εσωτερική του δομή ή τη σύνθεσή του. Οι ακριβείς μετρήσεις των χρόνων άφιξης των σημάτων του πάλσαρ μπορούν να προσφέρουν πολύ αυστηρούς ελέγχους αυτής της αρχής.
Ο καθοριστικός ρόλος του FAST
Το FAST βρίσκεται στην επαρχία Γκουιζού, στη νοτιοδυτική Κίνα, μέσα σε μια φυσική καρστική κοιλότητα. Η τεράστια επιφάνεια συλλογής σημάτων του αντιστοιχεί περίπου σε 30 γήπεδα ποδοσφαίρου, γεγονός που του επιτρέπει να ανιχνεύει εξαιρετικά ασθενή ραδιοσήματα από μακρινά αντικείμενα.
Το ραδιοτηλεσκόπιο ξεκίνησε την επίσημη λειτουργία του τον Ιανουάριο του 2020 και άνοιξε για τη διεθνή επιστημονική κοινότητα τον Μάρτιο του 2021. Χάρη στην υψηλή ευαισθησία του, έχει ήδη εντοπίσει περισσότερα από 1.000 πάλσαρ, συμβάλλοντας σημαντικά στη μελέτη των άστρων νετρονίων και των πιο ακραίων φαινομένων του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψη του νέου τριπλού αστρικού συστήματος επιβεβαιώνει ότι το FAST αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία της σύγχρονης αστρονομίας. Τα επόμενα χρόνια, οι συστηματικές παρατηρήσεις του συστήματος αναμένεται να αποκαλύψουν περισσότερα για την προέλευση των πολλαπλών άστρων, την εξέλιξη των συμπαγών αντικειμένων και τη συμπεριφορά της βαρύτητας σε ακραίες συνθήκες.
