Evoluzioni singolari di un sistema binario osservato col WISE

Gli astronomi hanno scoperto polvere intorno a una classe insolita di stelle binarie interagenti, una stella nana bianca altamente magnetica , che pesa circa il 60 per cento della massa del Sole e un oggetto freddo simile a una nana bruna che è delle dimensioni di Giove, ma ha 40-50 volte la massa di Giove.                                                                                                                                                                                                             

Gli astronomi utilizzando i dati della NASA Wide-field Infrared Survey Explorer, o WISE, hanno scoperto la polvere in un insolito posto, appena fuori dalla portata di un sistema stellare binario con una orbita breve di 3 ore. Il sistema  binario è costituito da una nana bianca con una compagna nana rossa separate da una distanza leggermente più grande del raggio del Sole, su un'orbita stellare estremamente piccola per gli standard astronomici.                                                                                                                                                                                                Il sistema è noto come un sistema binario "post-comune "  perché ad un certo punto nel passato, una delle stelle si è espansa  tanto che il suo involucro ha inghiottito il materiale dell'altra stella. Questo fase di breve durata (mesi o anni) è conosciuta come un "involucro comune". Si ritiene che il sistema binario originariamente era costituito da una stella come il Sole e da una nana rossa. Quando la stella simile al Sole ha raggiunto la fine della sua vita, si è gonfiata come  gigante rossa, alla fine comprendeva  il materiale della nana rossa compagna  nella sua atmosfera esterna. Durante questo processo la compagna nana rossa a spirale era più vicina al nucleo denso stellare della  gigante rossa. Questa spirale verso l'interno ha pompato energia nel gigante e affrettò la sua fine estraendo i suoi strati esterni di gas. Il nucleo stellare e la nana rossa sopravvissuta  a questo cataclisma come una binaria molto stretta, con il nucleo  che sta raffreddandosi lentamente in una nana bianca.                                                                                                                                                                                                    Il sistema binario SDSS J0303 0054, è stato scoperto attraverso la Sloan Digital Sky Survey, e osservato con WISE come parte di una vasta indagine di migliaia di nane bianche in luce infrarossa. Le nane bianche sono in genere più calde del Sole, ma hanno solo le dimensioni circa della Terra, ed emettono un minimo di 1/10,000 della quantità di luce infrarossa emessa dal Sole. In questo modo è possibile la ricerca nei dintorni  di nane bianche per spiegarsi  sulla circostante polvere  attorno a nani marrone  in genere annegati fuori e non rilevabile attorno a stelle più grandi e luminose.                                                                                                                                              Gli astronomi trovano tali oggetti interessanti, cercando la luce in eccesso nell’ infrarosso con WISE, che non può essere spiegato da sola con la nana bianca. Un altro oggetto a quelle lunghezze d'onda deve essere brillante e più luminoso della nana bianca. Nel caso di SDSS 0303 0054, la quantità di luce osservata nell'infrarosso era più di quello che potrebbe essere dispiegata dalla nana bianca e dalla sua compagna nana rossa combinati.                                                                                                                                                                  L'indagine è stata condotta per cercare nane, e polvere marrone, intorno singole nane bianche, quindi è stato particolarmente sorprendente vedere il forte segnale di luce dalla polvere attorno a una nana bianca binaria, come SDSS J0303 0054. E’ il primo esempio di un tale sistema. In base alla luminosità del binario nell'infrarosso, gli astronomi WISE hanno calcolato la dimensione approssimativa del disco per estendere da una distanza equivalente a due volte il raggio del Sole, cioè poco fuori, oltre l'orbita di Venere nel nostro Sistema Solare. Gli astronomi hanno stimato che la quantità di polvere era equivalente alla massa di un asteroide di poche decine di chilometri di raggio.  L'origine di questo disco di polvere è particolarmente misterioso, perché i pianeti, gli  asteroidi e comete non sono sopravvivono a tali distanze durante l'evoluzione della stella più grande nella fase di gigante rossa. Il suo raggio si sarebbe esteso ben oltre l'orbita della Terra nel nostro Sistema Solare che sarebbe stata presto distrutta e trasformata in gas. Quindi due possibili spiegazioni per la polvere. Una possibilità sarebbe: è causata da asteroidi multipli in orbita più lontani e in qualche modo sono perturbate vicino al binario e collidono. L'altro ipotesi è che la compagna nana rossa rilascia una grande quantità di gas, generando un vento stellare che è intrappolato dall'attrazione gravitazionale della sua compagna più massiccia, la nana bianca. Il gas condensa e quindi forma il disco di polvere che è stato osservato. In entrambi i casi, la nuova scoperta fornisce un interessante laboratorio per lo studio dell'evoluzione stellare di un sistema binario.