מערכות בינאריות קרובות הן "מעבדות" כוכביות המעניקות לאסטרונומים סיכוי גדול ללמוד על התפתחות כוכבים. שני כוכבים הכרוכים אחד סביב השני עשויים לסיים את חייהם בצורה שונה לחלוטין מזו שבה היו מתפתחים כל אחד מהם בנפרד. לכל מערכת יש סיפור שונה לספר. בנוסף, מתרחשת העברת מסה בין בני הזוג, יכולה להוביל לכמה מתופעות אנרגיה גבוהות והמופלאות ביותר באסטרונומיה.
באדיבות NASA
כוכב בינארי קשור עשוי ליצור "שמש" מוזרה בשמים בעולם דמיוני כלשהו. הדוגמה הקרובה ביותר והידועה ביותר לכך היא W Ursae Majoris בקבוצת הכוכבים הדובה הגדולה. כוכב בינארי קשור מורכב משני כוכבים בעלי מסה דומה למדי, שניהם ממלאים את אונות רוש שלהם. יש להם מסות שגודלן בין 0.8 ל- 5 מסות שמש, ומכיוון שהם קרובים כל כך, זמן המחזור שלהם קצר מאוד, פחות מ- 1.5 ימים. כוכבים בינאריים רבים בעל זמן מחזור קצר ביותר מתגלים בשל קרינת רנטגן הנפלטת מהם. חומר שנופל מכוכב אחד על בן לוויה קומפקטי מאיץ ומחמם את פני השטח למיליוני מעלות קלווין, ובנקודה זו נוצרת קרינה רנטגן. כוכב בינארי שנקרא 4U 1820-30 בעל זמן מחזור של 11 דקות בלבד, התגלה בשנת 1986 על ידי מצפה החלל האירופית בתחום הרנטגן – EXOSAT. הכוכב הבינארי המורכב כנראה מכוכב נויטרונים המקיף ננס לבן, במרחק של כ- 6000 פארסקים. בשנת 2010, זוג ננסים לבנים התגלו כשהם מקיפים זה את זה בכל חמש דקות; המהירות המטורפת של הכוכבים הללו במערכת HMC Cancri היא 500 קילומטרים לשנייה. תיאורטית, בשל הפסד מסה יכול להיווצר זוג כוכבים עם זמן מחזור קצר מאד – 2 דקות! אי-שם בגלקסיה שלנו יכול להיות כוכב-לכת שבשמיו זורחות שמונה שמשות, כמו גימיק פרסומי מוזר.
הפולסרים הינם כוכבי ניוטרנים שהחומר ממנו הם מורכבים דחוס בצפיפות גבוהה ביותר, שנוצרה לאחר מותו של כוכב מסיבי. בשנות ה- 80 גילו אסטרונומים פולסרים בתחום הרדיו בעלי קצב סיבוב מהיר מאד. הראשון התגלה בשנת 1982 כשהוא משגר סילון אור בזמן מחזור קבוע של 0.0016 שניות. זמן מחזור כה קצר אינו מוכר בטכנולוגיות האנושיות, אפילו מנוע הטורבינה המהיר ביותר אינו יכול להסתובב בקצב שכזה. קריסת הכוכב יצרה כדור העשוי מחומר גרעיני הסובב בקצב של 642 פעמים בכל שנייה! פולסר בעל זמן מחזור של אלפית השנייה התגלה לאחרונה והוא השני במהירות הסיבוב שלו; ב- 2005 התגלה פולסר שמסתובב 716 פעמים בשנייה. למעלה מ- 200 פולסרים שזמן המחזור שלהם קצר ממילי-שניה ידועים כיום. פולסרים רבים בעלי זמן מחזור כה קצר נמצאו בצבירי כוכבים בני 5 עד 10 מיליארד שנים. תגלית זו תמוהה מפני שפולסרים אמורים לדעוך בתוך 10 מיליון שנים בלבד. במילים אחרות, הסיבוב המהיר של פולסרים בזמן מחזור של מילי-שנייה חייב להיגרם זמן רב לאחר היווצרותם ככוכבים, כתוצאה מאירוע חדש יותר, כגון העברת חומר בין זוג בינארי.
באדיבות NASA
אסטרונומים נהגו לחשוב שהאבולוציה של כוכבי נויטרונים היא פשוטה מאוד: הם נוצרים כתוצאה מפיצוץ סופרנובה, הם מתקררים, ואז הם מסתובבים. עכשיו ברור כי פולסרים יכולים להתפתח במערכות בינאריות. כוכב נויטרונים במסלול סביב כוכב רגיל ימשוך אליו חומר מהכוכב הרגיל. בזמן שהחומר נע פנימה, שימור התנע הזוויתי מאלץ את כוכב נויטרונים "להסתובב" וליצור פולסאר השולח אלומת אור בכל אלפית שניה. בחלק מהמקרים, המערכת הבינארית נפגעת כתוצאה ממעבר של כוכב אחר קרוב לבני הזוג, ומבודדת את הפולסר המהיר. קיומם של פולסרים בעלי זמן מחזור של מילי-שניות הוא אישור לכך, שחלק מהשלבים הדרמטיים ביותר של התפתחות הכוכבים נובעים ממערכות בינאריות.
כמויות עצומות של אנרגיה גבוהה נפלטות כאשר מערכת בינארית מכילה שני כוכבים מסיביים מאוד; תוצאה אפשרית אחת היא התפוצצות סופרנובה המשאירות כוכב נויטרונים בינארי. באמצע שנות ה- 70, אסטרונומים גילו גופים הנקראים מתפרצים בתחום הרנטגן, שהם לפי הערכה מקובלת, כוכבי נויטרונים בינאריים. לפניכם השערה כיצד נוצרות התפרצויות רנטגן. חומר שנקרע מכוכב נורמלי ונופל על כוכב נויטרונים, הדחיסה הכבידתית מחממת את הגז לטמפרטורות גבוהות. הלחץ שנוצר כל כך גבוה עד שהמימן מותך להליום ופולט קרינת רנטגן. כוכב הנויטרונים מוקף בשלב זה במעטה של הליום. כאשר שכבת ההליום מגיעה לעובי מסוים, הטמפרטורה שלה גבוהה דייה כדי להתיך הליום. במקרה זה התגובה התרמו-גרעינית יוצרת התפוצצות, ופליטת קרינה חזקה בתחום הרנטגן. קרני רנטגן עשויות לייצר כמות אנרגיה הגדולה אלפי פעמים מזו של השמש, אך בפולס שנמשך רק כמה שניות. תהליך אנלוגי לתהליך של התפרצויות גרעיניות שכאלה מתרחש על פני ננס לבן ומוביל להופעת נובה.
באדיבות NASA
המקורות הפולטים קרינת גמא יוצרים את אחת התופעות המרהיבות ביותר באסטרונומיה. הסבר לתופעות אלה הוא אחד האתגרים הגדולים ביותר באסטרופיסיקה של אנרגיות גבוהות. בשנות השבעים, לווינים שנועדו לפקח על הציות של רוסיה לאמנה הגרעינית הבחינו בקרינת גמא המגיעה בהבזקים מכיוון השמים! כאשר מקורות אלה שקטים, קשה לזהותם בכל תחומי הספקטרום האלקטרומגנטי. כמה ממקורות הגמא נמצאים במרחקים עצומים מכדור הארץ – מאות מיליוני פארסקים. במשך כמה רגעים קצרים, עוצמתם הזוהרת מאירה את היקום! אסטרונומים משערים כי התפרצויות אלה הן עוויתות הגסיסה של שני כוכבי נויטרונים או חורים שחורים המתפתלים זה סביב זה ומתמזגים. שחרור אנרגיה בכמות פנטסטית האגורה בכוח הכבידה יוצרת כדור אש זוהר בתחום קרינת הגמא ודועך במהירות לקרינה באורכי גל ארוכים יותר.
בשנים האחרונות התרחשה התקדמות רבה במחקר קרני הגמא. כיום ידועים יותר מ -4,000 מקורות של קרינת גמא. במצפה הכוכבים של נאס"א נקלטות ההתפרצויות גמא בקצב של אחת ליום לאורך מספר שנים. לוויין סוויפט של נאס"א עוסק בגילוי התפרצויות גמא, הלוויין שוגר בשנת 2004. נזכור שהתפרצות קרינת גמא נמשכת רק כשנייה, ומקורות עמיתים בתחום האופטי הם חלשים ביותר. במאמץ רב נמצאו שרידים אופטיים דועכים של תריסר מקורות גמא. במצפה הכוכבים קאק נמדדו היסטים אדומים עבור רבים ממקורות אלה. גופים הנמצאים במרחקים של 13 – 2 מיליארד שנות אור, הרבה מעבר לגלקסיית שביל החלב. למקור 090423 GRB יש היסט לאדום של 9.4, מה שהופך אותו לאובייקט הרחוק ביותר ביקום, אסון כוכבים שנצפה כאשר היקום היה רק בן 630 מיליון שנים, או לפני למעלה מ- 13 מיליארד שנה. עדות לכך שלמקור זה בהירות עצומה. לרגע קצר, האנרגיה של התפרצות גמא מתחרה בעוצמתו הזוהרת של היקום הנראה! שחרור האנרגיה שקול ל- 1017 קרינות שמש, או 100,000 פעמים הבהירות של כל גלקסיית שביל החלב. התיאורטיקנים משערים שהמקור היחיד האפשרי לאנרגיה אדירה זו היא ההתנגשות בין שני כוכבי נויטרונים, או חור שחור וכוכב נויטרונים. כאשר הכוכבים הקומפקטיים מתפתלים זה סביב זה, הם משחררים "כדור אש" של קרינה באנרגיה גבוהה. הסבר חלופי לתופעה זו היא צורה קיצונית של סופרנובה, הנקראת על ידי אסטרונומים היפרנובה. חישוב גס מראה שהתנגשות בין כוכבי נויטרונים בגלקסיה שלנו תתרחש רק אחת למיליון שנה. אבל התנגשות כוכב נויטרונים תקרה במקום כלשהו ביקום בערך פעם ביום. האסטרונומים עוקבים בשקיקה אחר דוגמאות חדשות כדי שיוכלו לחשוף את המסתורין הנפלא הזה.
Author: Chris Impey