To hvite dverger går i bane på seks minutter – men avstanden avgjør gravitasjonsbølgeframtiden

eRASSU J060839.5−704014, vanligvis kalt eRASSU J0608, er et ekstremt kompakt dobbeltstjernesystem der to hvite dverger bruker litt over seks minutter på én runde rundt hverandre. Nye målinger med røntgenobservatoriene NICER og Einstein Probe, sammenholdt med eldre data fra XMM-Newton, viser at banen trekker seg raskt sammen. Det gjør systemet til en lovende kandidat for framtidige rombaserte observatorier for gravitasjonsbølger – men én nøkkelopplysning mangler fortsatt: avstanden til systemet. 2

En omløpstid på 374 sekunder som stadig blir kortere

Forskerne målte en omløpstid på 374,15013 sekunder og en periodeendring på −4,7(1) × 10⁻¹¹ sekunder per sekund. Med andre ord: Hver runde er ørlite kortere enn den forrige.

Den sammenhengende tidsmålingen av røntgensignalene dekker mer enn tre år. Resultatet er forenlig med at dobbeltstjernen taper dreieimpuls gjennom gravitasjonsstråling – bølger i romtid som sendes ut når kompakte objekter akselererer i bane rundt hverandre. 2

Tidligere observasjoner hadde allerede funnet kraftig modulerte, supermyke røntgenpulser med en periode på 374 sekunder. Systemet ble da identifisert som en ultrakompakt dobbeltstjerne med to hvite dverger, i forgrunnen i retning av Den store magellanske skyen. 14

Gassen ser ut til å treffe stjernen direkte

Røntgenobservasjonene støtter en modell med direkte treff-akkresjon. Vanligvis kan gass som overføres mellom stjerner, legge seg i en roterende akkresjonsskive rundt mottakerstjernen. Her ser det i stedet ut til at gass-strømmen fra den ene hvite dvergen treffer overflaten på den andre direkte.

Treffet varmer opp et lite område på overflaten. Når systemet roterer, kommer dette varme området inn og ut av synsfeltet vårt, og skaper den periodiske, supermyke røntgenfasen. Modellen forklarer både hvorfor røntgensignalene er så tydelige og hvorfor en vanlig skive kan mangle. 214

Høy chirp-masse styrker saken for gravitasjonsbølger

Dersom gravitasjonsstråling er hovedårsaken til det målte baneforfallet, anslår studien en chirp-masse på om lag 0,43 solmasser. Chirp-massen er et kombinert massemål som bestemmer hvordan frekvensen og amplituden til gravitasjonsbølgene fra et kompakt dobbeltstjernesystem utvikler seg.

Den høye chirp-massen, sammen med den svært korte omløpstiden, gjør eRASSU J0608 til en interessant potensiell kilde i lavfrekvensområdet. Men det er fortsatt en kandidat, ikke en bekreftet sterk referansekilde: Hvor kraftig signalet faktisk blir målt ved Jorden, avhenger også av avstanden. 2

Avstanden er den avgjørende brikken

Systemet ligger i retning av Den store magellanske skyen, men den virkelige avstanden er ukjent. Studien peker på at en avstand på omtrent 1–2 kiloparsec er forenlig med en såkalt unipolar-induktor-modell, mens en avstand på minst rundt 5 kiloparsec vil tale for direkte treff-akkresjon. 2

Dette er viktig fordi gravitasjonsbølgeamplituden avtar med avstanden. Er eRASSU J0608 relativt nær, kan den bli blant de sterkere kjente galaktiske signalene fra kompakte dobbeltstjerner i det lavfrekvente området. Er systemet betydelig lenger unna, vil tøyningen i romtiden som når Jorden være svakere, til tross for den raske banen og den høye beregnede chirp-massen.

En pålitelig avstandsmåling vil dermed gjøre mer enn å avklare hvilken akkresjonsmodell som passer best. Den vil gjøre det mulig å beregne gravitasjonsbølgesignalet presist og vurdere om systemet kan bli en vedvarende, godt modellert verifiseringskilde for LISA – det planlagte europeisk-ledede romobservatoriet for lavfrekvente gravitasjonsbølger. Forskerne peker på en mulig vei videre: Dersom de finner og kan karakterisere en tredje stjerne i systemet, kan astrometriske eller dynamiske målinger bidra til å begrense avstanden. 2

Hva studien viser – og ikke viser

Studien plasserer eRASSU J0608 blant de raskest utviklende kjente ultrakompakte systemene med to hvite dverger. Baneforfallet er konsistent med tap av energi og dreieimpuls via gravitasjonsstråling, og direkte treff-akkresjon framstår som en godt støttet forklaring på røntgenpulsene. 2

Den viser derimot ikke ennå at eRASSU J0608 faktisk blir blant de sterkeste dobbeltstjernekildene LISA kan observere. Det avgjøres av avstanden. Inntil den er målt, er systemet en svært lovende kandidat – men ikke en fullt forutsigbar kalibreringskilde. 2