Các hệ thống sao nhị phân xuất hiện tương đối phổ biến trong Vũ trụ của chúng ta. Đối với người quan sát thông thường, các hệ thống này trông giống như một ngôi sao duy nhất, nhưng thực sự bao gồm hai ngôi sao quay gần nhau. Nghiên cứu về các hệ thống này cung cấp cho các nhà thiên văn học một cơ hội để đo trực tiếp các tính chất cơ bản (tức là khối lượng và bán kính) của các thành phần sao tương ứng này.
Gần đây, một nhóm các nhà thiên văn học Brazil đã quan sát thấy một cảnh tượng hiếm gặp ở Dải Ngân hà - một nhị phân che khuất bao gồm một sao lùn trắng và một sao lùn nâu có khối lượng thấp. Điều khác thường hơn nữa là thực tế là vòng đời của sao lùn trắng dường như bị cắt ngắn sớm bởi người bạn lùn nâu của nó, gây ra cái chết sớm của nó bằng cách từ từ hút sạch vật chất và chết đói.
Nghiên cứu mô tả chi tiết kết quả nghiên cứu của họ, có tựa đề là HS HS 2331 + 2441: một hệ thống CTNH do một sao lùn trắng có khối lượng thấp và một sao lùn nâu, đã được công bố gần đây Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Leonardo Andrade de Almeida, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Viện Thiên văn học, Địa vật lý và Khoa học Khí quyển (IAG-USP) của Đại học São Paolo, cùng với các thành viên của Viện Nghiên cứu Vũ trụ Quốc gia (MCTIC), và Đại học bang Feira de Santana.
Vì lợi ích của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã tiến hành quan sát hệ thống sao nhị phân từ năm 2005 đến 2013 bằng cách sử dụng Đài quan sát Pico dos Dias ở Brazil. Dữ liệu này sau đó được kết hợp với thông tin từ Kính viễn vọng William Herschel, được đặt tại Đài quan sát Observatorio del Roque de los Muchachos trên đảo La Palma. Hệ thống này, được biết đến từ HS 2231 + 2441, bao gồm một ngôi sao lùn trắng và một người bạn lùn nâu.
Các sao lùn trắng, là giai đoạn cuối cùng của các ngôi sao có khối lượng trung bình hoặc khối lượng thấp, về cơ bản là những gì còn lại sau khi một ngôi sao đã cạn kiệt nhiên liệu hydro và heli và thổi bay các lớp bên ngoài của nó. Mặt khác, một sao lùn nâu là một vật thể dưới lòng đất có khối lượng đặt nó nằm giữa một ngôi sao và một hành tinh. Tìm một hệ nhị phân gồm cả hai vật thể trong cùng một hệ thống là điều mà các nhà thiên văn học không thể thấy hàng ngày.
Như Leonardo Andrade de Almeida đã giải thích trong thông cáo báo chí của FAPESP, loại Đây là loại nhị phân có khối lượng thấp tương đối hiếm. Chỉ có một vài chục đã được quan sát cho đến nay.
Cặp nhị phân đặc biệt này bao gồm một sao lùn trắng có khối lượng từ hai mươi đến ba mươi phần trăm khối lượng Mặt trời - 28.500 K (28.227 ° C; 50.840 ° F) - trong khi sao lùn nâu gấp khoảng 34-36 lần so với Sao Mộc. Điều này làm cho HS 2231 + 2441 trở thành hệ thống nhị phân che khuất lớn nhất được nghiên cứu cho đến nay.
Trong quá khứ, ngôi sao chính (sao lùn trắng) là một ngôi sao bình thường phát triển nhanh hơn so với bạn đồng hành của nó vì nó nặng hơn. Khi nó cạn kiệt nhiên liệu hydro, nó tạo thành lõi đốt helium. Tại thời điểm này, ngôi sao đang trên đường trở thành người khổng lồ đỏ, đó là điều xảy ra khi các ngôi sao giống như Mặt trời thoát khỏi giai đoạn chuỗi chính của chúng. Điều này sẽ được đặc trưng bởi một sự mở rộng lớn, với đường kính của nó vượt quá 150 triệu km (93,2 triệu mi).
Tại thời điểm này, Almeida và các đồng nghiệp đã kết luận rằng nó bắt đầu tương tác hấp dẫn với thứ cấp của nó (sao lùn nâu). Trong khi đó, sao lùn nâu bắt đầu bị thu hút và nhấn chìm bởi bầu khí quyển nguyên sinh (tức là bao bọc của nó), khiến nó mất đi động lượng góc quỹ đạo. Cuối cùng, lực hấp dẫn mạnh mẽ vượt quá lực hấp dẫn giữ cho phong bì neo vào ngôi sao của nó.
Một khi điều này xảy ra, các lớp bên ngoài của ngôi sao chính bắt đầu bị tước đi, để lộ lõi helium của nó và gửi một lượng lớn vật chất đến sao lùn nâu. Vì mất khối lượng này, tàn dư đã chết một cách hiệu quả, trở thành một sao lùn trắng. Sau đó, sao lùn nâu bắt đầu quay quanh quỹ đạo sao lùn trắng với thời gian quỹ đạo ngắn chỉ ba giờ. Như Almeida đã giải thích:
Sự chuyển đổi khối lượng này từ ngôi sao lớn hơn, vật thể chính, sang người bạn đồng hành của nó, là vật thể thứ cấp, cực kỳ hung bạo và không ổn định, và nó tồn tại trong một thời gian ngắn. Vật thể thứ cấp, hiện là sao lùn nâu, phải cũng đã có được một số vấn đề khi nó chia sẻ phong bì của nó với đối tượng chính, nhưng không đủ để trở thành một ngôi sao mới.
Tình huống này tương tự như những gì các nhà thiên văn học nhận thấy trong mùa hè vừa qua khi nghiên cứu hệ thống sao nhị phân được gọi là WD 1202-024. Ở đây cũng vậy, một người bạn lùn nâu đã được phát hiện quay quanh một ngôi sao lùn trắng. Hơn nữa, nhóm chịu trách nhiệm cho khám phá chỉ ra rằng sao lùn nâu có khả năng được kéo lại gần sao lùn trắng một khi nó bước vào giai đoạn Red Giant Branch (RGB).
Tại thời điểm này, sao lùn nâu đã tước đi bầu khí quyển chính của nó, làm lộ ra phần còn lại của sao lùn trắng. Tương tự, sự tương tác của nguyên tố với một người bạn lùn nâu gây ra cái chết sớm. Việc hai phát hiện như vậy đã xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn là khá tình cờ. Xem xét tuổi của Vũ trụ (khoảng 13,8 tỷ năm tuổi), các vật thể chết chỉ có thể được hình thành trong các hệ thống nhị phân.
Chỉ riêng trong Dải Ngân hà, khoảng 50% các ngôi sao có khối lượng thấp tồn tại như một phần của hệ thống nhị phân trong khi các ngôi sao có khối lượng cao tồn tại hầu như chỉ có ở các cặp nhị phân. Trong những trường hợp này, khoảng ba phần tư sẽ tương tác theo cách nào đó với một người bạn đồng hành - trao đổi khối lượng, tăng tốc độ quay của chúng và cuối cùng là hợp nhất.
Như Almeida đã chỉ ra, nghiên cứu về hệ thống nhị phân này và những thứ tương tự có thể giúp các nhà thiên văn học hiểu được các vật thể nhỏ gọn, nóng như sao lùn trắng được hình thành như thế nào. Các hệ thống nhị phân của Cung cấp một cách trực tiếp để đo thông số chính của một ngôi sao, đó là khối lượng của nó, ông nói. Tại đó hệ thống nhị phân rất quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về vòng đời của các ngôi sao.
Chỉ trong những năm gần đây, những ngôi sao lùn trắng có khối lượng thấp được phát hiện. Tìm các hệ nhị phân nơi chúng cùng tồn tại với các sao lùn nâu - về cơ bản, các ngôi sao thất bại - là một điều hiếm gặp khác. Nhưng với mỗi khám phá mới, cơ hội nghiên cứu phạm vi khả năng trong Vũ trụ của chúng ta tăng lên.
