Pasangan kerdil putih beredar setiap enam minit, tetapi jaraknya menjadi penentu masa depan gelombang gravitinya

eRASSU J060839.5−704014, atau ringkasnya eRASSU J0608, ialah sistem binari ultrapadat yang terdiri daripada dua kerdil putih—teras padat yang tinggal selepas bintang seperti Matahari menghabiskan bahan apinya. Kedua-duanya mengelilingi satu sama lain dalam tempoh hanya sedikit melebihi enam minit.

Pemerhatian baharu menggunakan NICER dan Einstein Probe, digabungkan dengan data arkib XMM-Newton, menunjukkan orbit itu mengecut dengan pantas. Ini menjadikan eRASSU J0608 calon yang sangat menarik untuk diperhatikan oleh misi gelombang graviti berasaskan angkasa pada masa depan. Namun, ada satu maklumat penting yang masih belum dipastikan: jaraknya dari Bumi. 2

Orbit 374 saat yang semakin singkat

Pasukan penyelidik mengukur tempoh orbit sebanyak 374.15013 saat serta kadar perubahan tempoh orbit −4.7(1) × 10⁻¹¹ saat sesaat. Tanda negatif itu bermaksud setiap orbit baharu sedikit lebih pendek daripada orbit sebelumnya.

Analisis pemasaan sinar-X yang bersambung merentasi lebih tiga tahun adalah selaras dengan gambaran bahawa sistem ini kehilangan momentum sudut orbit melalui pelepasan gelombang graviti. 2

Kajian terdahulu pula telah mengesan denyutan sinar-X superlembut yang sangat kuat setiap 374 saat. Ciri itu membawa kepada pengenalpastian eRASSU J0608 sebagai sistem binari ultrapadat dua kerdil putih di arah hadapan Awan Magellan Besar, bukannya berada di dalam galaksi satelit tersebut. 14

Mengapa sinar-X mencadangkan akresi hentaman langsung

Data pemerhatian menyokong model akresi hentaman langsung. Dalam keadaan ini, gas yang dipindahkan daripada satu kerdil putih tidak sempat membentuk cakera akresi bulat seperti yang lazim dilihat dalam banyak sistem binari.

Sebaliknya, aliran gas itu terus menghentam permukaan kerdil putih pasangannya lalu memanaskan kawasan kecil di situ. Apabila sistem berputar, kawasan panas itu bergerak masuk dan keluar daripada pandangan kita, menghasilkan fasa terang sinar-X superlembut yang berulang secara berkala.

Tafsiran ini menghubungkan orbit yang amat rapat dengan denyutan sinar-X yang diperhatikan, di samping menjelaskan mengapa cakera akresi konvensional mungkin tidak terbentuk. 214

Jisim kicau yang besar menguatkan potensi gelombang graviti

Jika gelombang graviti ialah punca utama pengecutan orbit yang diukur, kajian itu menganggarkan jisim kicau eRASSU J0608 sekitar 0.43 jisim Matahari.

Jisim kicau ialah parameter gabungan jisim dua objek padat yang menentukan bagaimana frekuensi dan amplitud gelombang graviti berubah. Digandingkan dengan orbit yang luar biasa pendek, nilai ini menjadikan eRASSU J0608 calon kukuh sebagai sumber gelombang graviti frekuensi rendah.

Tetapi statusnya masih calon. Pemasaan orbit membolehkan beberapa sifat intrinsik sistem dianggarkan, manakala kekuatan isyarat yang sampai ke Bumi turut bergantung pada jaraknya. 2

Jarak ialah ukuran yang masih hilang

eRASSU J0608 berada pada arah Awan Magellan Besar, tetapi jarak sebenarnya masih tidak pasti. Kajian menyatakan jarak sekitar 1 hingga 2 kiloparsec adalah konsisten dengan senario pengaruh aruhan unipolar, manakala jarak sekurang-kurangnya kira-kira 5 kiloparsec akan lebih menyokong akresi hentaman langsung. 2

Ketidakpastian ini penting kerana amplitud gelombang graviti berkurang apabila jarak meningkat. Jika eRASSU J0608 dekat, ia berpotensi menjadi antara isyarat binari padat Galaksi yang lebih kuat dalam jalur frekuensi rendah. Jika ia jauh, regangan gelombang graviti yang diterima di Bumi akan lebih lemah walaupun orbitnya sangat pantas dan jisim kicaunya besar.

Jarak yang boleh dipercayai bukan sahaja dapat membantu memutuskan model akresi yang paling tepat. Ia juga membolehkan ahli astronomi meramalkan isyarat gelombang graviti sistem ini secara kuantitatif dan menilai sama ada ia boleh menjadi sumber pengesahan yang stabil serta difahami dengan baik untuk LISA, misi pemerhatian gelombang graviti berasaskan angkasa yang dirancang.

Para penyelidik mencadangkan satu laluan untuk mendapatkan jawapan itu: mengesan dan mencirikan bintang pendamping ketiga, jika ia wujud. Maklumat astrometri atau dinamik daripada pendamping tersebut mungkin dapat mengehadkan jarak sistem ini. 2

Apa yang telah ditunjukkan—dan yang belum

Kajian ini meletakkan eRASSU J0608 antara sistem binari ultrapadat dua kerdil putih yang paling pantas berevolusi setakat ini. Pengecutan orbitnya konsisten dengan kehilangan tenaga melalui gelombang graviti, manakala pemindahan jisim secara hentaman langsung menjadi penjelasan yang disokong baik bagi denyutan sinar-Xnya. 2

Namun, kajian itu belum membuktikan bahawa eRASSU J0608 pasti akan menjadi antara sumber gelombang graviti binari paling kuat yang boleh diperhatikan LISA. Kesimpulan tersebut bergantung pada ukuran jaraknya. Sehingga ukuran itu diperoleh, sistem ini kekal sebagai calon yang sangat menjanjikan, bukannya sasaran penentukuran yang isyaratnya sudah boleh diramal dengan tepat. 2