Järn i dubbelstjärna speglar galaxens kemiska evolution

Dubbelstjärnor är system med två stjärnor som snurrar runt varandra tack vare deras gravitation. Det finns en rad olika varianter på dubbelstjärnor. En ny studie med forskare från bland annat Lunds universitet har undersökt dubbelstjärnor som består av dels en vanlig stjärna som vår sol, dels en specifik sorts dvärgstjärna kallad subdvärg av typ B. Dessa subdvärgar är små blåskimrande himlakroppar på väg mot sin undergång. De är rester av döende röda jättestjärnor som har förlorat sitt yttre lager av gas.

Just sådana här system av dubbelstjärnor fungerar utmärkt som ett slags forskningslaboratorium för undersökningar av hur stjärnor interagerar med varandra. Tidigare studier av dubbelstjärnor har exempelvis gett svar på hur det går till när de röda jättestjärnorna förlorar sin enorma gasmassa och förvandlas till dvärgstjärnor. Förklaringen i den processen är inte bara att gasen brinner upp. Även gravitationen från den andra stjärnan bidrar genom att dra till sig en del av gasen, en form av galaktisk kannibalism.

Omloppstiden kopplat till mängden järn

Men det finns fler frågor som forskarna är intresserade av att undersöka med hjälp av dubbelstjärnesystem. I den aktuella studien har man tittat på svårförklarade aspekter av dubbelstjärnornas omloppsbanor kring varandra. Vissa dubbelstjärnor har omloppstider på bara några timmar medan andra tar flera år på sig att cirkla ett varv runt varandra. Forskarna konstaterar nu att dubbelstjärnornas olika omloppsbanor kan förklaras av grundämnenas evolution i Vintergatans förflutna.

– Vår studie visar att omloppsbanorna är direkt kopplade till den kemiska utveckling i galaxens historia, säger Alexey Bobrick, doktorand i astronomi vid Lunds universitet.

Mindre järn i begynnelsen

I Vintergatans begynnelse existerade inte mycket av metalliska grundämnen, och därmed fick de första stjärnorna väldigt lågt innehåll av järn. De nyare stjärnor som bildats senare under galaxens utveckling har däremot ett betydligt högre järninnehåll. Skillnaden i mängden järn gör att de nyare stjärnorna blir upp till 30 procent större, och därmed blir deras omloppsbanor i motsvarande grad längre, konstaterar Bobrick.

Studien är den första som knyter samman de två stora forskningsfält som rör Vintergatans historia respektive observationer och datormodellering av dubbelstjärnor. Resultaten ger en klar bild av hur blå subdvärgstjärnor bildas. Arbetet bidrar också till ny kunskap om galaxens historia, vilket är ett forskningsområde som studeras aktivt i Lund. Den aktuella studien kan även komma till nytta framöver när man tittar på andra typer av dubbelstjärnesystem, exempelvis sådana som innehåller stjärnor vars öde riskerar att avslutas i en gigantisk supernovaexplosion.

Vetenskaplig artikel:

Observed binary populations reflect the Galactic history. Explaining the orbital period-mass ratio relation in wide hot subdwarf binaries, Astronomy & Astrophysics

Kontakt:

Alexey Bobrick, doktorand, Institutionen för astronomi och teoretisk fysik, Lunds universitet, alexey@astro.lu.se