Dvojne zvezde so v naravi relativno pogoste, dvakratnih dvojnih zvezd, to je četvorčkov, pa poznamo le malo. Danes objavljeni članek v reviji Nature Astronomy (Merle et al.), katerega soavtorja sta tudi Tomaž Zwitter in Gregor Traven z UL FMF, obravnava fizikalno zgradbo in razvoj nedavno odkritega takega četvornega sistema zelo mladih zvezd, katerega zvezde so na zelo majhnih medsebojnih razdaljah. Avtorji pokažejo, da bodo medsebojne interakcije zelo verjetno vodile v zlivanje zvezd in s tem nastanek supernove tipa Ia. Take supernove so primarni standardni svetilniki za merjenje razdalj v vesolju. V članku avtorji opozorijo, da lahko nastanejo tudi kot posledica medsebojnih interakcij med zvezdami v četvornih zvezdah.
Kot ljudje se tudi zvezde rade družijo in nasprotno od našega Sonca, ki je samotar, ima večina zvezd v Galaksiji eno ali več spremljevalk. Najbolj pogoste tovrstne združbe so zvezde v paru ali dvojne zvezde, ki botrujejo širokemu naboru astrofizikalnih pojavov, med drugim njihovo združevanje zadnja leta zelo uspešno beležimo preko meritev gravitacijskih valov. Poleg tega nam dvojne in ostale večkratne zvezde omogočajo izjemno natančno določitev osnovnih zvezdnih lastnosti, kot so mase, velikosti in svetlost posameznih zvezd v sistemu, in tako predstavljajo astrofizikalne dragulje oziroma laboratorije na katerih sloni marsikatero področje preučevanja vesolja.
Dvojne zvezde so že dolgo v središču pozornosti, ostali večkratni sistemi pa so bili do pred kratkim manj proučevani, čeprav lahko pri njih opazimo raznolike interakcije in pojave, še posebej v sistemih, kjer so zvezde relativno blizu skupaj. Med njimi četvorne zvezde ali združbe štirih zvezd predstavljajo le nekaj procentov vseh večkratnih sistemov, ki pa imajo lahko zelo kompleksen razvoj vključno s prenosom snovi in medsebojnimi trki, kar lahko vodi tudi do združitev komponent sistema. Domnevamo, da se takšen dogodek združitve lahko konča tudi kot eksplozija oziroma supernova tipa Ia, za katere vemo, da imajo približno konstanten izsev in tako služijo kot standardni svetilniki za določanje razdalj v vesolju. Poleg četvornih zvezd obstajajo še drugi kandidati za vesoljske objekte, iz katerih sledijo eksplozije te vrste in so skupaj z njimi tako predmet vročih razprav v zadnjih letih.
V spektroskopskem pregledu neba Gaia-ESO so leta 2017 odkrili tak sistem štirih zvezd z oznako HD 74438 s pomočjo zaznave štirih zvezdnih komponent v spektru navidezno enojne zvezde. To je omogočila tudi opazovalna strategija javno dostopnega pregleda neba Gaia-ESO, ki je posnel spektre več kot 100 000 zvezd z namenom popisati in razumeti zvezdno populacijo naše galaksije Rimske ceste. Po zaznavi so raziskovalci za četvorni sistem HD 74438 pridobili še dodatne meritve in sicer visoko ločljive spektre s spektrografom observatorija na univerzi Canterbury Mount John na Novi Zelandiji ter s teleskopom SALT iz Južne Afrike. Dodatna opazovanja so omogočila podrobno karakterizacijo tega četvornega sistema, za katerega so določili da ga sestavljata dve kratkoperiodični dvojni zvezdi, ki sta gravitacijsko povezani in se vrtita okoli skupnega težišča z obhodnim časom 6 let (sestav 2+2). Tako je to eden izmed četvornih sistemov z najkrajšimi obhodnimi časi dvojnih komponent, prav tako pa je HD 74438 najmlajša spektroskopsko zaznana četvornica z nabranimi le 43 milijoni let, kar lahko določimo po starosti razsute zvezdne kopice IC 2391 v kateri se nahaja.
Podrobna spektroskopska opazovanja četvornice HD 74438 so med drugim razkrila, da se ta sistem dinamično razvija v časovnih obdobjih, ki so daljša od izmerjenih obhodnih časov. Na primer, ena od obeh dvojnih zvezd v sistemu bi po našem razumevanju morala imeti krožno tirnico, meritve pa kažejo na bistveno bolj ekscentrično obliko tira, kar se da razložiti z gravitacijskim vplivom druge dvojnice. Simulacije tovrstnega dinamičnega razvoja sistema nakazujejo na možnost trkov in združitev zvezdnih komponent v prihodnosti, kar lahko vodi do nastanka belih pritlikavk oziroma zelo vročih in gostih ostankov jeder zvezd. Tudi naše Sonce bo svoje življenje končalo kot bela pritlikavka, za te končne stadije zvezd pa vemo, da ne morejo preseči Chandrasekharjeve meje 1,44 mas Sonca. Bela pritlikavka pa lahko srka snov z zvezd spremljevalk ali pa se združi z drugo belo pritlikavko, in če pri tem preseže omenjeno mejo, eksplodira kot supernova Ia. Domnevamo, da kar 70 do 85 % vseh supernov Ia nastane na tak način, zatorej dinamičen razvoj četvornic podobnih novoodkriti HD 74438 predstavlja enega od verjetnih načinov, kako narava ustvari tovrstne silovite eksplozije.
Vir:
T. Merle, A. S. Hamers, S. Van Eck, A. Jorissen, M. Van der Swaelmen, K. Pollard, R. Smiljanic, D. Pourbaix, T. Zwitter, G. Traven, G. Gilmore, S. Randich, A. Gonneau, A. Hourihane , G. Sacco and C. C. Worley
A spectroscopic quadruple as a possible progenitor of sub-Chandrasekhar type Ia supernovae
Nature Astronomy, Letters
https://doi.org/10.1038/s41550-022-01664-5