Dobra wiadomość dla wszystkich, którzy myśleli, że kosmos serwuje wyłącznie dramat: astronomowie znaleźli układ gwiazdowy oddalony o 300 lat świetlnych od Ziemi, w którym mała gwiazda metodycznie pożera brązowego karła – nie w jakimś wybuchowym obżarstwie, lecz w spokojnym, przeciągającym się posiłku, który może ciągnąć się miliardami lat.

Większość planet, w tym Ziemia, krąży wokół swoich gwiazd w względnie stabilnych układach. Ale podejdź za blisko, a grawitacja wciągnie cię w jednokierunkowy uścisk. Naukowcy widzieli już mnóstwo stabilnych orbit i garść gwiazd szybko połykających swoje planetarne towarzyszki. Teraz, w badaniu opublikowanym 5 października w Nature Astronomy, międzynarodowy zespół pod kierownictwem MIT zidentyfikował niezręczny środek: gwiazdę o małej masie, która systematycznie wysysa materię z innego obiektu o małej masie.

Układ, oznaczony ZTF J0440+2325, znajduje się około 300 lat świetlnych od nas, w Drodze Mlecznej. To pierwszy zaobserwowany przykład gwiazdy o małej masie, która stopniowo pobiera materię z brązowego karła – obiektu masywniejszego niż typowa planeta, ale zbyt lekkiego, by podtrzymywać fuzję wodoru jak porządna gwiazda. A transfer jest tak wolny, że karmienie mogłoby trwać setki tysięcy lat, a potencjalnie nawet miliardy.

„Kiedy myślimy o gwiazdach oddziałujących z planetami czy brązowymi karłami, obraz jest zawsze taki, że gwiazda w końcu połyka to drugie coś” – mówi Kevin Burdge, adiunkt fizyki w MIT. „To właśnie spotka Ziemię, gdy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem. Ale tutaj znaleźliśmy alternatywę: zamiast połykać to coś w całości, gwiazda może je stopniowo zjadać przez miliardy lat”.

W zespole MIT są także Aaron Householder, Kaitlyn Shin, Saul Rappaport, Joheen Chakraborty i Emma Chickles, we współpracy z naukowcami z Caltech, University of Hawaii, Instituto de Astrofísica de Canarias i Universidad de La Laguna w Hiszpanii oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Pierwsza wskazówka przyszła z Zwicky Transient Facility (ZTF), która skanuje niebo w poszukiwaniu obiektów zmieniających jasność. Działając z teleskopem w Obserwatorium Palomar w Kalifornii, ZTF wielokrotnie fotografuje duże fragmenty nocnego nieba, wychwytując nagłe zdarzenia, takie jak supernowe, rozbłyski gamma i zderzenia gwiazd neutronowych.

Kilka lat temu Burdge zauważył dziwny wzorzec w danych ZTF. Astronomowie używają krzywych blasku do śledzenia zmian jasności; supernowe zwykle dają zaokrąglony, dzwonowaty kształt. Ale ten sygnał wielokrotnie rysował coś przypominającego trójkąt. „Pamiętam, jak pierwszy raz na to spojrzałem i pomyślałem, że gwiazdy nie tworzą trójkątnych przebiegów” – wspomina.

W tamtym czasie Burdge i współpracownicy badali „czarną wdowę” – układ, w którym szybko wirująca gwiazda neutronowa zdziera materię z mniejszej towarzyszki, nazwany po pająku, który pożera partnera. Zastanawiali się, czy trójkątny sygnał to może kolejna czarna wdowa. Ale typowe czarne wdowy pokazują silny kontrast mas, co daje charakterystyczny ruch biczowania mniejszej towarzyszki. Ten sygnał nie pokazywał niczego takiego. „Nie widzieliśmy tu tego biczowania w tę i z powrotem” – mówi Burdge. „To nie miało żadnego sensu. Nie umieliśmy wyjaśnić, co to jest”.

To doprowadziło do kolejnego pomysłu: może oba obiekty mają stosunkowo małe masy, co pozwala im krążyć łagodnie, bez dramatycznych ruchów. „Jeśli w układzie jest ogólnie mniej masy, rzeczy mogą łagodnie krążyć wokół siebie bez biczowania” – mówi Burdge. „Taki był pomysł. Ale nigdy nie mieliśmy dowodu. A ten dziwny trójkąt leżał sobie przez lata”.

W końcu Burdge i Aaron Householder, doktorant w Katedrze Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetologii MIT, wrócili do sygnału. Korzystając z danych ZTF, namierzyli źródło na około 300 lat świetlnych. Następnie skierowali kilka teleskopów na ZTF J0440+2325, by zbadać go szczegółowo.

Kluczowym pomiarem było kołysanie wywołane wzajemnym przyciąganiem grawitacyjnym obiektów. Było ono znacznie mniejsze niż to, co produkują czarne wdowy. „To był prawdziwy rozstrzygający moment” – mówi Burdge. „To potwierdziło, że mamy do czynienia z układem o małej masie, w którym gwiazda powoli podgryza brązowego karła”.

To odkrycie nie tylko wyjaśnia zagadkowy trójkątny sygnał, ale także otwiera nowe okno na ewolucję układów podwójnych. Pokazuje, że gwiazdy nie muszą od razu pożerać swoich towarzyszy – mogą je sączyć przez eony, jak ktoś, kto delektuje się przekąską przez miliardy lat.