Sexminutersbana krymper – men avståndet avgör gravitationsvågornas styrka

eRASSU J060839.5−704014 – vanligen kallad eRASSU J0608 – är ett ultrakompakt dubbelstjärnesystem där två vita dvärgar fullbordar ett varv kring varandra på drygt sex minuter. Nya tidsmätningar med röntgenobservatorierna NICER och Einstein Probe, tillsammans med arkivdata från XMM-Newton, visar att omloppsbanan krymper snabbt. Det gör objektet till en intressant möjlig källa för framtida rymdbaserade gravitationsvågsobservatorier. Den avgörande pusselbiten saknas dock fortfarande: avståndet till systemet. 2

En omloppstid på 374 sekunder – som blir kortare

Forskarna mätte omloppstiden till 374,15013 sekunder och förändringen i perioden till −4,7(1) × 10⁻¹¹ sekunder per sekund. Det innebär i praktiken att varje omlopp blir aningen kortare än det föregående. Den fas-sammanhängande röntgentidsmätningen sträcker sig över mer än tre år och stämmer med att dubbelstjärnan förlorar rörelsemängdsmoment genom gravitationsstrålning. 2

Tidigare observationer hade redan funnit kraftigt modulerade, supersofta röntgenpulser med en period på 374 sekunder och identifierat eRASSU J0608 som en ultrakompakt dubbelstjärna med två degenererade stjärnor, i förgrunden i riktning mot Stora magellanska molnet. 14

Gasen verkar träffa stjärnan direkt

Observationerna ger stöd åt en modell med direktträffande ackretion. Då bildar gasen som överförs från den ena vita dvärgen ingen vanlig, cirkelformad ackretionsskiva runt den andra. I stället träffar gasströmmen den mottagande vita dvärgens yta direkt och hettar upp ett litet område.

När paret roterar kommer den heta fläcken in och ut ur synfältet, vilket skapar den periodiska ljusa fasen i mjuk röntgenstrålning. Tolkningen är viktig eftersom den knyter ihop systemets extrema kompakthet med röntgenpulserna och förklarar varför en vanlig skiva kan saknas. 214

Hög chirp-massa stärker fallet för gravitationsvågor

Om gravitationsstrålning är den huvudsakliga orsaken till den uppmätta banförkortningen uppskattar studien systemets chirp-massa till omkring 0,43 solmassor. Chirp-massan är det kombinerade massmått som styr hur frekvensen och amplituden hos gravitationsvågorna utvecklas i ett kompakt dubbelstjärnesystem.

Tillsammans med den mycket korta omloppstiden gör detta eRASSU J0608 till en stark kandidat som lågfrekvent gravitationsvågskälla. Men det är fortfarande en kandidat: tidsmätningarna säger mycket om systemets inre egenskaper, medan signalstyrkan som når jorden också beror på hur långt bort det ligger. 2

Avståndet är den saknade nyckeln

Systemet ligger i förgrunden i riktning mot Stora magellanska molnet, men dess verkliga avstånd är osäkert. Studien anger att ungefär 1–2 kiloparsec är förenligt med ett scenario med en unipolär induktor, medan ett avstånd på minst omkring 5 kiloparsec skulle tala för direktträffande ackretion. 2

Osäkerheten är central eftersom gravitationsvågornas amplitud avtar med avståndet. Om eRASSU J0608 ligger relativt nära kan den räknas till de starkare kända signalerna från kompakta dubbelstjärnor i Vintergatan inom lågfrekvensområdet. Om den ligger betydligt längre bort blir töjningen – den effekt som kan mätas vid jorden – svagare, trots den snabba banan och den höga beräknade chirp-massan.

Ett tillförlitligt avstånd skulle därför inte bara avgöra vilken ackretionsmodell som passar bäst. Det skulle också göra det möjligt att kvantitativt förutsäga gravitationsvågssignalen och bedöma om systemet kan fungera som en långlivad, väl modellerad verifieringskälla för en mission som LISA, den planerade rymdantennen för gravitationsvågor. Forskarna pekar på en möjlig väg framåt: om en tredje stjärnkompanjon hittas och kan karakteriseras kan astrometriska eller dynamiska mätningar begränsa avståndet. 2

Vad resultaten visar – och inte visar

Studien etablerar eRASSU J0608 som ett av de snabbast utvecklande kända ultrakompakta systemen med två vita dvärgar. Banans förkortning är förenlig med energiförluster genom gravitationsvågor, och direktträffande massöverföring har starkt stöd som förklaring till röntgenpulserna. 2

Däremot är det ännu inte visat att eRASSU J0608 blir en av de starkaste dubbelstjärnekällorna som LISA kan observera. Det avgörs av avståndet. Tills en sådan mätning finns är systemet en mycket lovande kandidat, men inte ännu ett helt förutsägbart referensmål. 2