En ukendt afstand kan afgøre, om eRASSU J0608 bliver en LISA-kalibreringskilde

eRASSU J060839.5−704014 – kort kaldet eRASSU J0608 – er et usædvanligt tæt par af hvide dværge. De to stjerner bruger lidt over seks minutter på ét kredsløb om hinanden, og kredsløbet bliver stadig kortere. Det gør systemet til en lovende fremtidig kilde til gravitationsbølger for rumbaserede observatorier som LISA. Men ét grundlæggende spørgsmål er fortsat ubesvaret: Hvor langt væk er det? 2

Et kredsløb på 374 sekunder, der krymper

Forskerholdet målte omløbstiden til 374,15013 sekunder og ændringen i perioden til −4,7(1) × 10⁻¹¹ sekund pr. sekund. Minusset betyder, at hver ny omgang er en anelse kortere end den foregående.

Ved at kæde røntgenobservationer sammen over mere end tre år – fra NICER, Einstein Probe og arkivdata fra XMM-Newton – fandt holdet et forløb, der stemmer med, at systemet mister orbitalt vinkelmoment gennem gravitationsstråling. 2

Tidligere observationer havde allerede afsløret kraftigt modulerede, supersofte røntgenpulser med en periode på 374 sekunder. De pegede på, at eRASSU J0608 er et ultrakompakt system med to hvide dværge i forgrunden i retning mod Den Store Magellanske Sky. 14

Gas rammer stjernen direkte

Røntgenobservationerne støtter en model med direkte nedslagstilførsel. Her strømmer gas fra den ene hvide dværg mod dens ledsager, men når ikke at samle sig i den cirkulære tilvækstskive, man ofte ser omkring kompakte stjerner. I stedet rammer gasstrømmen direkte den modtagende hvide dværgs overflade.

Nedslaget opvarmer et lille område på overfladen. Når parret roterer, kommer dette varme område skiftevis til syne og forsvinder igen, hvilket kan forklare den periodiske, supersofte røntgenudstråling. Modellen knytter dermed den ekstreme tæthed i systemet sammen med det særlige røntgenmønster og forklarer, hvorfor en traditionel skive kan mangle. 214

En stor chirpmasse gør systemet interessant

Hvis den målte banesammentrækning hovedsageligt skyldes gravitationsstråling, giver dataene en estimeret chirpmasse på cirka 0,43 solmasser. Chirpmassen er den kombinerede masseparameter, som bestemmer, hvordan frekvensen og amplituden af gravitationsbølger fra et kompakt dobbeltstjernesystem udvikler sig.

Sammen med den ekstremt korte omløbstid gør denne masse eRASSU J0608 til en stærk kandidat som lavfrekvent gravitationsbølgekilde. Men dens egnethed er foreløbig kun en mulighed: Timingmålingerne kan fortælle meget om systemets indre egenskaber, mens den signalstyrke, der faktisk måles ved Jorden, også afhænger af afstanden. 2

Afstanden er den afgørende brik

Kilden ses i forgrunden i retning mod Den Store Magellanske Sky, men dens faktiske afstand er fortsat usikker. Studiet peger på, at en afstand på cirka 1–2 kiloparsec passer med et såkaldt unipolært induktor-scenarie, mens en afstand på mindst omkring 5 kiloparsec vil tale for direkte nedslagstilførsel. 2

Det har direkte betydning for gravitationsbølgerne: Amplituden aftager med afstanden. Er eRASSU J0608 forholdsvis nært, kan det blive blandt de stærkere kendte galaktiske signaler i det lavfrekvente område. Er det væsentligt længere væk, vil signalet ved Jorden være svagere – også selv om kredsløbet er meget hurtigt, og chirpmassen er høj.

En pålidelig afstandsmåling vil derfor både afklare, hvilken tilførselsmodel der bedst beskriver systemet, og gøre det muligt at forudsige gravitationsbølgesignalet kvantitativt. Først da kan astronomerne vurdere, om eRASSU J0608 kan fungere som en stabil og veldesigneret verifikationskilde for LISA, den planlagte europæisk-ledede rumobservatorie-mission for gravitationsbølger. Forskerne fremhæver en mulig vej frem: Opdagelsen og karakteriseringen af en tredje stjerne i systemet kan give de astrometriske eller dynamiske oplysninger, der behøves for at fastlægge afstanden. 2

Hvad resultatet viser – og ikke viser

Studiet placerer eRASSU J0608 blandt de hurtigst udviklende kendte ultrakompakte systemer med to hvide dværge. Den hurtige ændring i kredsløbet er forenelig med energitab via gravitationsstråling, og direkte nedslagstilførsel er en velunderbygget forklaring på røntgenpulserne. 2

Det er derimod endnu ikke dokumenteret, at systemet bliver blandt de mest signalstærke dobbeltstjernekilder, LISA kan observere. Den konklusion afhænger af den manglende afstandsmåling. Indtil den foreligger, er eRASSU J0608 en særdeles lovende kandidat – men ikke endnu en fuldt forudsigelig kalibreringskilde. 2