Astronomer har gjort den sällsynta iakttagelsen av två stjärnor som spiralerar mot sin undergång genom att upptäcka de kontrollanta tecknen på en droppformad stjärna.

Den tragiska formen orsakas av en massiv närliggande vit dvärg som förvränger stjärnan med sin intensiva gravitation, som också kommer att vara katalysatorn för en eventuell supernova som kommer att konsumera båda. Funnet av ett internationellt team av astronomer och astrofysiker ledda av University of Warwick, det är ett av endast mycket få antal stjärnsystem som har upptäckts som en dag kommer att se en vit dvärgstjärna återuppta sin kärna.

Ny forskning publicerad av teamet idag i Natur astronomi bekräftar att de två stjärnorna är i de tidiga stadierna av en spiral som sannolikt kommer att sluta i en typ Ia supernova, en typ som hjälper astronomer att avgöra hur snabbt universum expanderar.

Denna forskning fick finansiering från Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) och Science and Technology Facilities Council, en del av UK Research and Innovation.

HD265435 ligger ungefär 1, 500 ljusår bort och består av en het subdvärgstjärna och en vit dvärgstjärna som kretsar tätt runt varandra med en hastighet av cirka 100 minuter. Vita dvärgar är "döda" stjärnor som har bränt ut allt sitt bränsle och kollapsat i sig själva, vilket gör dem små men extremt täta.

En supernova av typ Ia tros vanligtvis uppstå när en vit dvärgstjärnas kärna tänds igen, leder till en termonukleär explosion. Det finns två scenarier där detta kan hända. I den första, den vita dvärgen får tillräckligt med massa för att nå 1,4 gånger massan av vår sol, känd som Chandrasekhar-gränsen. HD265435 passar i det andra scenariot, där den totala massan av ett nära stjärnsystem av flera stjärnor är nära eller över denna gräns. Endast en handfull andra stjärnsystem har upptäckts som kommer att nå denna tröskel och resultera i en supernova av typ Ia.

Huvudförfattare Dr. Ingrid Pelisoli från University of Warwick Institutionen för fysik, och tidigare knuten till universitetet i Potsdam, förklarar:"Vi vet inte exakt hur dessa supernovor exploderar, men vi vet att det måste hända eftersom vi ser det hända någon annanstans i universum.

"Ett sätt är om den vita dvärgen samlar ihop tillräckligt med massa från den heta underdvärgen, så när de två kretsar runt varandra och kommer närmare, materia kommer att börja fly den heta subdvärgen och falla ner på den vita dvärgen. Ett annat sätt är att eftersom de förlorar energi till utsläpp av gravitationsvågor, de kommer närmare tills de smälter samman. När den vita dvärgen får tillräckligt med massa från någon av metoderna, det kommer att bli supernova."

Med hjälp av data från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), laget kunde observera den heta underdvärgen, men inte den vita dvärgen eftersom den heta subdvärgen är mycket ljusare. Dock, att ljusstyrkan varierar över tiden, vilket tydde på att stjärnan förvrängdes till en droppform av ett närliggande massivt föremål. Med hjälp av mätningar av radiell hastighet och rotationshastighet från Palomar Observatory och W. M. Keck Observatory, och genom att modellera det massiva objektets effekt på den heta subdvärgen, astronomerna kunde bekräfta att den gömda vita dvärgen är lika tung som vår sol, men bara något mindre än jordens radie.

I kombination med massan av den heta underdvärgen, som är lite över 0,6 gånger vår sols massa, båda stjärnorna har den massa som behövs för att orsaka en supernova av typ Ia. Eftersom de två stjärnorna redan är tillräckligt nära för att börja röra sig närmare varandra, den vita dvärgen kommer oundvikligen att bli supernova om cirka 70 miljoner år. Teoretiska modeller framtagna specifikt för denna studie förutspår att den heta subdvärgen kommer att dra ihop sig för att bli en vit dvärgstjärna innan den smälter samman med sin följeslagare.

Typ Ia supernovor är viktiga för kosmologin som "standardljus". Deras ljusstyrka är konstant och av en specifik typ av ljus, vilket innebär att astronomer kan jämföra vilken ljusstyrka de borde ha med vad vi observerar på jorden, och utifrån det räkna ut hur långt de är med en god grad av noggrannhet. Genom att observera supernovor i avlägsna galaxer, astronomer kombinerar vad de vet om hur snabbt denna galax rör sig med vårt avstånd från supernovan och beräknar universums expansion.

Dr Pelisoli tillägger:"Ju mer vi förstår hur supernovor fungerar, desto bättre kan vi kalibrera våra standardljus. Detta är väldigt viktigt för tillfället eftersom det finns en diskrepans mellan vad vi får från den här typen av standardljus, och vad vi får genom andra metoder.

"Ju mer vi förstår hur supernovor bildas, ju bättre vi kan förstå om denna avvikelse vi ser beror på ny fysik som vi är omedvetna om och inte tar hänsyn till, eller helt enkelt för att vi underskattar osäkerheterna på dessa avstånd.

"Det finns en annan diskrepans mellan den uppskattade och observerade galaktiska supernovahastigheten, och antalet stamfader vi ser. Vi kan uppskatta hur många supernovor som kommer att finnas i vår galax genom att observera många galaxer, eller genom vad vi vet från stjärnutvecklingen, och denna siffra är konsekvent. Men om vi letar efter föremål som kan bli supernovor, vi har inte tillräckligt. Denna upptäckt var mycket användbar för att göra en uppskattning av vad en het subdvärg och vit dvärg binärer kan bidra med. Det verkar fortfarande inte vara mycket, ingen av kanalerna vi observerade verkar vara tillräckliga."