Αστρικός επιζών: Ο καφετής νάνος ξεπερνά τον ερυθρό γίγαντα

Πηγή: Scientific American 3 Αυγούστου 2006

Η ζωή των άστρων, όπως ο ήλιος μας, ακολουθεί μια προβλέψιμη σειρά: επί δισεκατομμύρια χρόνια αντλούν ενέργεια από τη σύντηξη του υδρογόνου προς το στοιχείο ήλιο μέσα στον αστρικό υπέρθερμο πυρήνα τους. Και τέλος συνεχίζεται από μια επεκτατική φάση όταν τελειώσουν τα καύσιμα του. Αστέρια σαν τον ήλιο μας γίνονται τελικά ερυθροί γίγαντες, γιατί διογκώνονται έως ότου να καταναλώσουν το υδρογόνο στα εξωτερικά όρια της ατμοσφαίρας τους. Αργότερα αφού καταναλωθεί και αυτή η ποσότητα του υδρογόνου το φουσκωμένο εξωτερικό στρώμα του άστρου αποβάλλεται ως πλανητικό νεφέλωμα. Αυτό το νεφέλωμα αφήνει πίσω του ένα μικρό κεντρικό πυρήνα, που ονομάζεται λευκός νάνος και αποτελείται από το ήλιο.

Τώρα όμως οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ένα ασυνήθιστο διπλό σύστημα άστρων που αποτελείται από έναν καφέ νάνο αστέρι (ένα ψευδο-αστέρι 55 φορές το μέγεθος του Δία αλλά ήταν πάρα πολύ μικρό για να ξεκινήσει η τήξη του υδρογόνου, γι αυτό και λέγεται αποτυχημένο άστρο) και ένα λευκό νάνο αστέρι.

"Ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να έχει μια πολύ δύσκολη ιστορία", λέει ο Pierre Maxted από το πανεπιστήμιο Keele στο Ηνωμένο Βασίλειο που καθοδήγησε τις παρατηρήσεις. "Η ύπαρξή του αποδεικνύει ότι ο καφές νάνος βγήκε σχεδόν αλώβητος από ένα επεισόδιο στο οποίο έπρεπε κανονικά να απορροφηθεί από ένα ερυθρό γίγαντα αστέρι."

Ο καφές νάνος μπορεί μάλιστα να είχε κερδίσει ακόμη και σε μάζα κατά τη διάρκεια της ερυθρής γιγαντιαίας φάσης του συστήματος (γνωστού ως WD 0137-349). Αλλά από την άλλη πλησίασε τον αστρικό γείτονά του.

Κατά τη διάρκεια δε της 'κατάποσης' του από το λευκό νάνο, ο καφές νάνος κινήθηκε σπειροειδώς ολοένα και  πιο κοντά προς τον πυρήνα με το ήλιο μέχρι τώρα που τα δύο αστέρια γυρίζουν σε τροχιά το ένα ως προς το άλλο κάθε 116 λεπτά. Ο καφές νάνος ταξιδεύει με ταχύτητα 800.000 χιλιόμετρα την ώρα. Παρά το όνομά του, ο καφέ νάνος επέζησε μόνο χάρις στο μικρό μέγεθός του. "Ο συνοδός του ήταν λιγότερος από 20 μάζες του Δία, αλλιώς ο καφέ νάνος θα είχε εξατμιστεί κατά τη διάρκεια που το άλλο άστρο ήταν στη φάση του ερυθρού γίγαντα", σημειώνει ο Maxted.

Αλλά το μέγεθος δεν θα το σώσει για πολύ, σε αστρικούς βέβαια όρους. Σε κατά προσέγγιση 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια, η τροχιακή περίοδος θα μειωθεί σε πιο λίγο από μια ώρα και τότε ο συμπαγής αλλά ισχυρός λευκός νάνος θα αρχίσει να αναρροφά υλικό από την πλευρά του καφέ νάνου. Τέτοια συστήματα είναι γνωστά ως κατακλυσμικές μεταβλητές και, δεδομένου ότι ο λευκός νάνος αποκτά νέο υδρογόνο (από τον καφέ νάνο), θα αποκτήσει αργά αργά την απαιτούμενη μάζα για μια θεαματική πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση: θα γίνει ένα Νόβα. Έτσι ο καφετής νάνος μπορεί να είχε επιζήσει από τον ερυθρό γίγαντα αλλά ο λευκός νάνος θα το καταναλώσει σε μια μελλοντική θερμοπυρηνική έκρηξη.

Η αναφορά που παρουσιάζει την έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature.

Διπλά συστήματα αστέρων

Όταν έχουμε ένα διπλό σύστημα που να αποτελείται από ένα λευκό νάνο και ένα καφέ νάνο (άστρα με μάζες μικρότερες του ήλιου) τότε αρκετή ύλη από την ατμόσφαιρα του καφέ νάνου, μπορεί να συσσωρευτεί γύρω από τον λευκό. Τότε ένα μέρος του πέφτει στην επιφάνεια του λευκού, που κυρίως αποτελείται από άνθρακα, και γίνεται θερμοπυρηνική αντίδραση καύσης του υδρογόνου. Εκτοξεύεται λοιπόν υλικό προς το διάστημα με μια ενέργεια τέτοια που το άστρο αποκτάει μια ξαφνική λαμπρότητα δέκα έως και εκατό χιλιάδες φορές τη λαμπρότητα του Ήλιου. Το υλικό αυτό εκτοξεύεται με ταχύτητες που φθάνουν τα 1000km/sec. Οι κατακλυσμικοί μεταβλητοί αυτοί αστέρες λέγονται νόβα γιατί εμφανίζουν απότομη αύξηση της λαμπρότητας τους. Οι σουπερνόβα εκτοξεύουν και αυτοί τεράστιο υλικό στο διάστημα και λέγονται έτσι λόγω του μεγέθους τους.