Wrażenie artysty dwóch białych karłów w procesie łączenia.
(Zdjęcie: © University of Warwick / Mark Garlick)
Gigant biały karzeł Jak wynika z nowych badań, gwiazda może być potomkiem zderzenia dwóch innych białych karłów.
Nowe odkrycie sugeruje, że mogą istnieć inne ultramasywne białe karły o podobnym pochodzeniu; może to pomóc rzucić światło na to, jak masywny musi być biały karzeł, aby eksplodować w ciągu supernowa, powiedzieli naukowcy odpowiedzialni za nowe badania.
Białe karły to ciemne, wyblakłe jądra martwych gwiazd wielkości Ziemi, które zostają po tym, jak gwiazdy średniej wielkości wyczerpią paliwo i zrzucą swoje zewnętrzne warstwy. Nasze Słońce kiedyś stanie się białym karłem, podobnie jak ponad 90% gwiazd w naszej galaktyce.
Naukowcy badali białego karła znanego jako WDJ0551 + 4135, który znajduje się około 150 lat świetlnych od Ziemi. Najnowsze ustalenia od Europejskiej Agencji Kosmicznej Teleskop Gaia zasugerował, że ten obiekt może być wyjątkowo masywnym białym karłem. Aby dowiedzieć się więcej na temat tej niezwykłej martwej gwiazdy, naukowcy przeanalizowali ją za pomocą danych z teleskopu Williama Herschela na Wyspach Kanaryjskich.
Badając spektrum kolorów w świetle emitowanym przez białego karła, astronomowie byli w stanie zidentyfikować chemikalia wewnątrz gwiazdy. Nieoczekiwanie naukowcy odkryli wysoki poziom węgla w atmosferze obiektu, czego naukowcy nigdy wcześniej nie widzieli w białych karłach.
„Biały karzeł ma strukturę wewnętrzną podobną do cebuli, ponieważ jest w warstwach” - powiedział Space.com autor prowadzący badanie Mark Hollands, astrofizyk z University of Warwick w Anglii. „W jądrze białego karła większość jego masy składa się z węgla i tlenu, a następnie na wierzchu zwykle znajduje się warstwa helu, a następnie warstwa wodoru. Więc kiedy celujesz teleskopem w biały karle, widzisz tylko zewnętrzne warstwy. ”
Ta struktura oznacza, że naukowcy się uczą białe karły zazwyczaj widzą tylko wodór lub tylko hel, a może mieszankę helu i węgla. Ale tego nie widział Hollands i jego koledzy u tego białego karła.
„Nigdy nie spodziewasz się, że wodór i węgiel zmieszają się razem w białym karle - powinna istnieć warstwa helu oddzielająca je” - powiedział Hollands. „To było naprawdę dziwne i bardzo zaskakujące i podniosło wielkie pytanie, jak to się mogło stać”.
Hollands i jego koledzy powiedzieli, że mają rozwiązanie tej zagadki: dziwna struktura powstała, gdy dwa inne białe krasnoludy zderzyły się ze sobą i ich wnętrzności się pomieszały, napisali naukowcy. Ale nowy masywny biały karzeł nie był wystarczająco duży, aby wyzwolić supernową, pozostawiając dziwnie dużą gwiazdę nietkniętą.
Dla naukowców kluczową wskazówką do tej tajemnicy była masa tego białego karła. Większość białych karłów ma masę około 0,6 razy większą niż Słońce, ale WDJ0551 + 4135 jest prawie dwa razy większa niż średnia masa białych karłów, przy 1,14 mas Słońca, wszystkie zagęszczone w przestrzeni zaledwie dwóch trzecich średnicy Ziemi.
Kolejną wskazówką jest pozorny wiek tego białego karła. Starsze białe karły zwykle są chłodniejsze i okrążają środek droga Mleczna szybciej niż ich młodsze odpowiedniki, ponieważ z czasem stracili więcej ciepła i doświadczyli więcej interakcji grawitacyjnych z innymi gwiazdami, które je przyspieszają. Jednak WDJ0551 + 4135 porusza się szybciej niż 99% innych pobliskich białych karłów, które mają w przybliżeniu tę samą temperaturę, co sugeruje, że jeden z tych dwóch pomiarów wieku został wypaczony.
Badacze wiedzieli, że WDJ0551 + 4135 ma dziwny skład, masę dwa razy większą niż przeciętny biały karzeł i wiek, który wydawał się stosunkowo młody, jeśli spojrzeć na ciepło gwiazdy, ale stosunkowo stary, jeśli spojrzeć na jej ruchy. Astronomowie zdali sobie sprawę, że jedno zdarzenie może wyjaśnić wszystkie te tajemnice: WDJ0551 + 4135 powstały, gdy zderzyły się dwa białe karły, ogrzewając powstałego białego karła i wznawiając proces chłodzenia.
„Chociaż istnieje wiele dowodów na to, że takie fuzje się zdarzają, w tym przykłady w odległych galaktykach, w rzeczywistości wybranie białego karła i powiedzenie, że tutaj jest fuzja, jest dość trudne” - powiedział Hollands. „To tylko jeden z niewielu przypadków, w których można to zrobić, i jedyny zidentyfikowany na podstawie jego składu”.
Naukowcy powiedzieli, że fuzja nastąpiła około 1,3 miliarda lat temu. Ale to wydarzenie zresetowało wiek chłodzenia WDJ0551 + 4135, co utrudnia określenie wieku dwóch oryginalnych białych karłów, które mogły mieć wiele miliardów lat.
Jest kilka białe karły tak masywny jak WDJ0551 + 4135, ale jest więcej takich masywnych białych karłów niż obecne modele formowania się białych karłów, Hollands powiedział, sugerując, że niektóre z nich mogły powstać w wyniku fuzji. Naukowcy powiedzieli, że są szczególnie podekscytowani wglądem tego białego karła i innych, którzy mogliby zapewnić na granicy między masywnym białym karłem a supernową.
Hollands powiedział, że astronomowie mogli również dowiedzieć się więcej o wnętrznościach WDJ0551 + 4135, badając subtelne pulsacje jasności spowodowane przez fale przemieszczające się przez wnętrze gwiazdy. Jeśli naukowcy wykryją wiele fal o różnych częstotliwościach przemieszczających się przez tego białego karła, mogą dowiedzieć się więcej o wewnętrznej strukturze gwiazdy. „To może zapewnić niezależny wgląd w to, czy gwiazda powstała z połączenia” - powiedział Hollands.
Naukowcy szczegółowo ich ustalenia online poniedziałek (2 marca) w czasopiśmie Nature Astronomy.
- Poznaj swoje novy: wyjaśnione wybuchy gwiazd (infografika)
- Galeria: Umierające gwiazdy konsumują skaliste obce planety
- Gwiazdy czarnego karła: (teoretyczny) koniec ewolucji gwiazd
