Obraz artysty białego karła przechodzącego przed czerwoną gwiazdą karła. Gdy biały karzeł mija swojego większego towarzysza, pochyla się i powiększa światło gwiazdy tła.
(Zdjęcie: © NASA / JPL-Caltech)
Naukowcy zauważyli niesamowicie dziwne, „niemożliwe” gwiazda białego karła w odkryciu, które sugeruje, że te obiekty są jeszcze bardziej powszechne niż podejrzewa się - lub że dzieje się coś jeszcze dziwniejszego.
Białe karły to gwiezdne rdzenie pozostawione przez gwiazdy takie jak nasze słońce. Gdy gwiazdom tym kończy się paliwo, zrzucają swoje zewnętrzne warstwy i pozostawiają jądro, które chłodzi się przez miliardy lat. Masa białego karła opiera się na masie oryginalnej gwiazdy, co z kolei odzwierciedla jej wiek.
Zależności te oznaczają, że badacze mogą wykorzystać masę białego karła do obliczenia jego wieku. W ciągu ostatniej dekady astronomowie odkryli około 100 białych karłów o masach tak niskich, że wydają się starsze niż Wszechświat liczący 14,8 miliarda lat.
Do tej pory astronomowie zajęli się tą zagadką, zauważając, że prawie wszystkie te obiekty występują z gwiazdą towarzyszącą może to być zassanie części masy białego karła, przez co wydaje się starsze niż w rzeczywistości. Ale bardzo niewielka garstka tych niezwykle małych masywnych białych karłów nie ma towarzyszy za winę za zmianę masy, co rodzi pytanie, jak te obiekty mogą istnieć.
W nowych badaniach naukowcy opisują znalezienie niezwykle małego masy białego karła, który ma towarzysza, ale ta gwiazda jest wystarczająco daleko, aby nie była w stanie ukraść masy białego karła. Ponieważ szanse na wykrycie takiej pary za pomocą instrumentu, z którego korzystali naukowcy, są tak niskie, odkrycie może oznaczać, że „niemożliwe” białe karły są znacznie częstsze, niż wcześniej sobie wyobrażano.
„To odkrycie sugeruje, że czegoś brakuje w naszym obecnym rozumieniu formowania się białego karła i / lub interakcji binarnych o niskiej masie” - Kento Masuda, główny autor nowego artykułu opisującego badania i astronom z Princeton University, powiedział Space.com przez e-mail.
Układanka z białym karłem
Masuda i jego koledzy wykorzystali dane zebrane przez słynny instrument NASA do poszukiwania planet, teleskop kosmiczny Kepler. Naukowcy znaleźli tysiące planet i kandydatów na egzoplanetę w danych, które Kepler zebrał podczas swojej dziewięcioletniej podstawowej i rozszerzonej misji. Instrument wykrywa planety jako rytmiczne spadki w jasności gwiazdy. Przyciemnianie spowodowane jest poślizgiem planety między gwiazdą a Keplerem, zwanym tranzytem.
Ale teleskop kosmiczny również dostarczył wielu odkryć astronomicznych. W ubiegłym roku Masuda i jego koledzy zauważyli, że gwiazda KIC 8145411 typu G regularnie się rozjaśniała, co jest niezwykłym odwróceniem sytuacji tranzytowych. Jeśli para orbitujących gwiazd wyrówna się z Ziemią, ich światło zmieni się, gdy jedna gwiazda przejdzie przed drugą. Zwykle światło przygasa, ponieważ całkowite światło z układu jest zmniejszane, podczas gdy jedna gwiazda znika z tyłu.
Jeśli jednak jedna z gwiazd jest wystarczająco zwarta, jak biały karzeł, może zgiąć światło swojej gwiazdy towarzyszącej, gdy przechodzi przed nią, działając jako soczewka powiększająca powierzchnię mniej gęstej gwiazdy. Zjawisko to, nazywane samo-mikrosoczewkowaniem, gdy występuje w układzie podwójnym, prowadzi do impulsów jasności.
Układy autoobiektywowe były przewidywane od pewnego czasu, ale naukowcy nie mogli dostrzec takiej pary, dopóki Kepler nie będzie w stanie badać tysięcy układów gwiezdnych jednocześnie. Pierwszy taki system został odkryty w 2014 r .; od tego czasu znaleziono cztery kolejne, w tym KIC 8145411.
Ale prawdziwa niespodzianka przyszła, gdy Masuda i jego koledzy obrócili teleskop Subaru na Hawajach i 1,5-metrowy teleskop w Obserwatorium Freda Lawrence Whipple w Arizonie na nowo odkrytym systemie.
Ich późniejsze obserwacje ujawniły, że biały karzeł miał około jednej piątej masy naszego Słońca, co należało do klasy białych karłów o bardzo niskiej masie. Ale ku zaskoczeniu naukowców gwiazda towarzysząca orbitowała zbyt daleko od białego karła, aby móc zerwać swoją masę. Naukowcy doszli do wniosku, że za tak niski pozorny wiek białego karła musi odpowiadać coś jeszcze.
Wielki zwrot akcji
Możliwe, dodali, że biały karzeł wcale nie jest białym karłem. Naukowcy byli w stanie określić tylko masę obiektu i to, że jest on stosunkowo mały; zespół nie ma dokładnej oceny wielkości. Ta niepewność oznacza, że obiekt soczewkujący gwiazdę może być gęstszy czarna dziura lub gwiazda neutronowa która pakuje tę samą masę na mniejszej przestrzeni. Istnieją jednak dwa argumenty przeciwko bardziej egzotycznemu pochodzeniu małego obiektu.
Po pierwsze, białe karły są znacznie częstsze niż czarne dziury lub gwiazdy neutronowe, co statystycznie zwiększa prawdopodobieństwo, że będą tajemniczym towarzyszem. Być może bardziej niepokojące jest to, że astrofizycy nie mają dobrego wytłumaczenia, jak mogła powstać taka gwiazda neutronowa o niskiej masie lub czarna dziura, powiedział Masuda, i nie zauważyli też żadnych drobnych przykładów, w przeciwieństwie do białych karłów o bardzo niskiej masie.
„Przyznaję, że ten argument może nie być całkowicie przekonujący, biorąc pod uwagę, że i tak nie mamy dobrego wyjaśnienia, jak powstał ten biały karzeł” - powiedział.
Jeśli KIC 8145411 krąży wokół białego karła, może to skłonić astronomów do ponownego przyjrzenia się temu, co, jak sądzimy, wiemy o tym, jak powstają białe karły i jak one wchodzić w interakcje z towarzyszami.
„Ewolucja pojedynczej gwiazdy nie jest w stanie wyjaśnić takiego [wyjątkowo niskiej masy] białego karła, więc założono, że interakcje z bliskim układem podwójnym odgrywają ważną rolę”, powiedział Masuda. „Ale znowu ten scenariusz interakcji binarnych nie wyjaśnia obserwowanej orbity systemu KIC 8145411, ponieważ orbita nie jest tak blisko, jak jest to wymagane do działania tego scenariusza. Dlatego niektóre części tej historii wymagają modyfikacji - chociaż nie jeszcze wiem które ”.
Masuda powiedział, że on i jego koledzy planują kontynuować polowanie na małe białe karły w podobnych binariach, aby dowiedzieć się więcej o ich właściwościach.
„Mam nadzieję, że pomogą nam rozwiązać zagadkę przedstawioną przez system KIC 8145411 i doprowadzą do [pełniejszego] zrozumienia białych karłów w binariach”, powiedział Masuda.
Badania opisano w papier opublikowano 5 sierpnia w The Astrophysical Journal Letters.
- Teoria Einsteina pomaga zidentyfikować pierwsze egzoplanety poza Drogą Mleczną
- Mikrosoczewkowanie grawitacyjne - jak można znaleźć planety przy użyciu tej techniki [WIDEO]
- Po śmierci Słońce zmieni się w gigantyczną kryształową kulę
