Ένα παράξενο αστρικό ζευγάρι περίπου 300 έτη φωτός μακριά δείχνει ότι η «κατανάλωση» ενός συνοδού δεν χρειάζεται να είναι μια ξαφνική καταστροφή. Στο σύστημα ZTF J0440+2325, ένας ερυθρός νάνος τραβά σταδιακά ύλη από έναν καφέ νάνο, σε μια διαδικασία που μπορεί να συνεχιστεί για δισεκατομμύρια χρόνια.
Ένα σύστημα που δεν ταιριάζει στα συνηθισμένα
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν περιπτώσεις στις οποίες ένα άστρο καταπίνει γρήγορα έναν πλανήτη ή άλλο συνοδό. Το νέο σύστημα προσθέτει μια πιο αργή εκδοχή: ο μικρός ερυθρός νάνος δεν διαλύει αμέσως τον καφέ νάνο, αλλά του αφαιρεί υλικό σταθερά, καθώς τα δύο σώματα βρίσκονται σε εξαιρετικά κοντινή τροχιά.
Ο καφέ νάνος είναι πιο ογκώδης από έναν τυπικό πλανήτη, αλλά δεν έχει αρκετή μάζα για να διατηρεί τη σύντηξη υδρογόνου που τροφοδοτεί τα κανονικά άστρα. Στο ZTF J0440+2325, ο ερυθρός νάνος έχει μάζα περίπου 85 φορές τη μάζα του Δία, ενώ ο καφέ νάνος περίπου 25 φορές τη μάζα του Δία.
Μια τροχιά μικρότερη από τον Ήλιο
Τα δύο σώματα ολοκληρώνουν μία περιστροφή σε μόλις 86,65 λεπτά, δηλαδή περίπου 87 λεπτά. Η τροχιά τους είναι τόσο μικρή ώστε θα χωρούσε μέσα στη διάμετρο του Ήλιου.
Η ασυνήθιστη περιοδικότητα εντοπίστηκε σε δεδομένα του Zwicky Transient Facility, μιας έρευνας που φωτογραφίζει επανειλημμένα μεγάλες περιοχές του ουρανού και αναζητά μεταβολές στη φωτεινότητα. Η ομάδα του MIT επέστρεψε στο σήμα και χρησιμοποίησε επιπλέον τηλεσκοπικές παρατηρήσεις για να προσδιορίσει τη φύση του συστήματος.
Καθοριστικό στοιχείο ήταν η κίνηση του ερυθρού νάνου γύρω από το κοινό κέντρο μάζας. Η ταλάντωσή του ήταν πολύ μικρότερη από εκείνη που θα αναμενόταν σε ένα τυπικό σύστημα «μαύρης χήρας», όπου ένα συμπαγές άστρο καταστρέφει τον συνοδό του. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι ο συνοδός είναι καφέ νάνος και όχι ένα πολύ πιο βαρύ αντικείμενο.
Ύλη που πέφτει απευθείας στην επιφάνεια
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις για να παρακολουθήσουν την πορεία σωματιδίων που εγκαταλείπουν τον καφέ νάνο. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ύλη δεν σχηματίζει απαραίτητα έναν μεγάλο δίσκο γύρω από τον ερυθρό νάνο· κατευθύνεται και προσκρούει απευθείας στην επιφάνειά του.
Η πρόσκρουση θερμαίνει μια φωτεινή περιοχή, ένα επίμονο «θερμό σημείο» πάνω στο άστρο. Καθώς ο καφέ νάνος ολοκληρώνει την ταχύτατη τροχιά του, το σημείο εμφανίζεται και κρύβεται από τη δική μας οπτική γωνία. Αυτή η επαναλαμβανόμενη μεταβολή εξηγεί το χαρακτηριστικό τριγωνικό μοτίβο στο φως του συστήματος.
Η διαδικασία είναι μορφή προσαύξησης, δηλαδή μεταφοράς ύλης από ένα σώμα σε ένα άλλο. Είναι γνώριμη σε συστήματα με μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων, όμως εδώ ο δέκτης είναι ένας κανονικός ερυθρός νάνος. Επειδή έχει πολύ μεγαλύτερη επιφάνεια από ένα συμπαγές αντικείμενο, το υλικό μπορεί να χτυπά κατευθείαν πάνω του.
Ένα αργό κοσμικό «γεύμα»
Οι υπολογισμοί της ομάδας εκτιμούν ότι ο ερυθρός νάνος καταναλώνει περίπου το ένα εκατοντάκις χιλιοστό της μάζας της Γης κάθε χρόνο. Πρόκειται για τεράστια ποσότητα σε ανθρώπινη κλίμακα, αλλά για μικρό κλάσμα της συνολικής μάζας του καφέ νάνου.
Γι’ αυτό το φαινόμενο μπορεί να διαρκέσει για δισεκατομμύρια χρόνια, αντί να τελειώσει με μια απότομη σύγκρουση. Το σύστημα προσφέρει έτσι ένα σπάνιο παράδειγμα σταθερής μεταφοράς μάζας ανάμεσα σε ένα άστρο χαμηλής μάζας και ένα υποαστρικό σώμα.
Τι μπορεί να αποκαλύψει η ανακάλυψη
Το ZTF J0440+2325 διευρύνει την εικόνα των πιθανών καταλήξεων για πλανήτες και καφέ νάνους που βρίσκονται πολύ κοντά σε άστρα. Αν εντοπιστούν και άλλα παρόμοια συστήματα, οι αστρονόμοι θα μπορέσουν να εκτιμήσουν πόσο συχνός είναι ο μηχανισμός, πόσο διαρκεί και ποια είναι η τελική μοίρα του συνοδού.
Η μελέτη δεν περιγράφει έναν πλανήτη που κινδυνεύει άμεσα ούτε μια διαδικασία που αφορά το Ηλιακό Σύστημα σήμερα. Δείχνει, όμως, ότι ανάμεσα σε μια σταθερή τροχιά και σε μια ξαφνική κατάποση υπάρχει μια τρίτη, πολύ πιο αργή διαδρομή: ένα άστρο μπορεί να τροφοδοτείται από τον συνοδό του για αστρονομικούς χρόνους.