Taiteilijan vaikutelma kahdesta valkoisesta kääpiöstä sulautumisprosessissa.
(Kuva: © Warwickin yliopisto / Mark Garlick)
Jättiläinen valkoinen kääpiö tähti voi olla kahden muun valkoisen kääpiön välisen törmäyksen jälkeläisiä, toteaa uusi tutkimus.
Uusi havainto viittaa siihen, että muita ultramassiivisia valkoisia kääpiöitä, joilla on samanlainen alkuperä, voisi olla olemassa; tämä voi auttaa valaisemaan, kuinka massiivisen valkoisen kääpiön on oltava räjähtääkseen supernova, uuden tutkimuksen taustalla olevat tutkijat sanoivat.
Valkoiset kääpiöt ovat himmeitä, haalistuvia, maapallon kokoisia kuolleiden tähtiä, jotka jäävät jälkeen kun keskikokoiset tähdet ovat kuluttaneet polttoaineensa ja pudottaneet ulkokerroksensa. Meidän aurinko tulee yhtenä päivänä valkoiseksi kääpiöksi, samoin kuin yli 90% galaksissamme olevista tähtiistä.
Tutkijat tutkivat valkoista kääpiötä, joka tunnetaan nimellä WDJ0551 + 4135 ja joka sijaitsee noin 150 valovuoden päässä maasta. Viimeaikaiset havainnot Euroopan avaruusjärjestön edustajilta Gaian kaukoputki ehdotti, että tämä esine voisi olla poikkeuksellisen massiivinen valkoinen kääpiö. Saadaksesi lisätietoja tästä epätavallisesta kuolleesta tähdestä, tutkijat analysoivat sitä Kanariansaarten William Herschelin kaukoputken avulla.
Tutkimalla valkoisen kääpiön emittoiman värispektrin valossa, astronomit pystyivät tunnistamaan tähdellä olevat kemikaalit. Tutkijat löysivät yllättäen esineen ilmakehässä korkean tason hiiltä, jota tutkijat eivät olleet koskaan nähneet valkoisissa kääpiöissä.
"Valkoisella kääpiöllä on sisäinen rakenne, kuten sipulilla, siinä muodossa kuin se on kerrosten sisällä", tutkimuksen johtava kirjailija Mark Hollands, Englannin Warwickin yliopiston astrofysiikka, kertoi Space.com: lle. "Valkoisen kääpiön ytimessä suurin osa massasta on hiiltä ja happea, ja sitten päällä on yleensä kerros heliumia ja sitten kerros vetyä. Joten kun osoitat kaukoputken valkoiselle kääpiö, näet vain ulkokerroksia. "
Tämä rakenne tarkoittaa, että tutkijat opiskelevat valkoiset kääpiöt näkee tyypillisesti vain vedyn tai vain heliumin tai kenties seoksen heliumia ja hiiltä. Mutta sitä ei Hollands ja hänen kollegansa nähneet tässä valkoisessa kääpiössä.
"Et koskaan odota näkeväsi vetyä ja hiiltä sekoittuneena valkoiseen kääpiöön - siellä pitäisi olla kerros heliumia pitäen ne erillään", Hollands sanoi. "Se oli todella omituista ja erittäin yllättävää, ja herätti suuren kysymyksen siitä, kuinka se olisi saattanut tapahtua."
Hollands ja hänen kollegansa sanoivat, että heillä on ratkaisu tähän palapeliin: outo rakenne syntyi, kun kaksi muuta valkoista kääpiötä murskasi yhdessä ja sisäpiirinsä sekoitettiin, tutkijat kirjoittivat. Mutta uusi massiivinen valkoinen kääpiö ei ollut aivan tarpeeksi suuri supernoovan käynnistämiseksi jättäen omituisen suuren tähden ehjänä.
Tutkijoiden kannalta avain vihje tähän mysteeriin oli tämän valkoisen kääpiön massa. Suurin osa valkoisista kääpiöistä on noin 0,6-kertainen auringon massaan nähden, mutta WDJ0551 + 4135 on melkein kaksinkertainen valkoisten kääpiöiden keskimääräiseen massaan, joka on 1,14 auringon massaa, kaikki tiivistyneet avaruuteen, joka on vain kaksi kolmasosaa maapallon halkaisijasta.
Toinen vihje on tämän valkoisen kääpiön näennäinen ikä. Vanhemmat valkoiset kääpiöt ovat tyypillisesti viileämpiä ja kiertävät Linnunrata nopeammin kuin nuoremmat kollegansa, koska he ovat menettäneet enemmän lämpöä ajan myötä ja kokeneet enemmän gravitaatiota vuorovaikutuksessa muiden tähtiin, jotka nopeuttavat niitä. WDJ0551 + 4135 kuitenkin liikkuu nopeammin kuin 99% muista lähellä olevista valkoisista kääpiöistä, joiden lämpötila on suunnilleen sama, mikä viittaa siihen, että toinen näistä kahdesta ikämittauksesta oli vinossa.
Tutkijat tiesivät, että WDJ0551 + 4135 oli omituinen koostumus, massa kaksinkertainen verrattuna keskimäärin valkoiseen kääpiöön ja ikä näytti melko nuorelta, jos katsot tähtiä, mutta suhteellisen vanhaa, jos katsot sen liikkeitä. Astronomit tajusivat, että yksi tapahtuma selitti kaikki nämä salaisuudet: WDJ0551 + 4135 muodostui, kun kaksi valkoista kääpiötä törmäsi, kuumentaen tuloksena saatua valkoista kääpiötä ja käynnistämällä uudelleen sen jäähdytysprosessin.
"Vaikka on paljon todisteita tällaisten fuusioiden tapahtumisesta, mukaan lukien esimerkit kaukaisista galakseista, valkoisen kääpiön poimiminen ja sanominen, että tämä täällä on fuusioista, on melko vaikeaa", Hollands sanoi. "Tämä on vain yksi harvoista tapauksista, joissa se on ollut mahdollista tehdä, ja ainoa tapaus, joka on tunnistettu koostumuksensa avulla."
Tutkijoiden mukaan sulautuminen tapahtui noin 1,3 miljardia vuotta sitten. Mutta tämä tapahtuma nollasi WDJ0551 + 4135: n jäähtymisajan, jolloin oli vaikea määrittää kahden alkuperäisen valkoisen kääpiön ikä, joka olisi voinut olla useita miljardeja vuosia.
Niitä on vähän valkoiset kääpiöt yhtä massiivinen kuin WDJ0551 + 4135, mutta sellaisia massiivisia valkoisia kääpiöitä on enemmän kuin nykyiset valkoisten kääpiöiden muodostumisen mallit saattavat ennustaa, Hollands totesi, että jotkut näistä ovat saattaneet muodostua sulautumien kautta. Tutkijoiden mukaan he ovat erityisen innostuneita näkemyksistä, joita tämä valkoinen kääpiö ja muut sen kaltaiset mahdollisuudet voivat tarjota massiivisen valkoisen kääpiön ja supernovan väliselle rajaviivalle.
Tähtitieteilijät voivat myös oppia lisää WDJ0551 + 4135: n sisemmistä sisällöistä tutkimalla tähtien sisätilojen läpi kulkevien aaltojen aiheuttamat hienoiset kirkkauden pulssit, Hollands sanoi. Jos tutkijat voivat havaita useita valkoisen kääpiön läpi kulkevia eri taajuuksien aaltoja, he voivat oppia lisää tähden sisärakenteesta. "Se voisi tarjota riippumattomia käsityksiä siitä, muodostuiko tämä tähti sulautumisesta", Hollands sanoi.
Tutkijat yksityiskohtaisesti heidän havainnoistaan verkossa maanantaina (2. maaliskuuta) Nature Astronomy -lehdessä.
- Tunne novas: Tähtien räjähdykset selitetty (infografinen)
- Galleria: Kuolevat tähdet kuluttavat kivisiä muukalaisia planeettoja
- Musta kääpiötähti: Tähtien evoluution (teoreettinen) pää
