Tähtitieteilijät ovat löytäneet valkoisen kääpiön, joka oli kerran kaksi valkoista kääpiötä. Tähtipari yhdistyi yhdeksi noin 1,3 miljardia vuotta sitten. Tuloksena oleva tähti, nimeltään WDJ0551 + 4135, on noin 150 valovuoden päässä.
Valkoinen kääpiö on aurinkomme tähtien lopputila. Heti kun he ovat käyttäneet ydinpolttoainettaan, he karkottavat ulkomateriaalinsa. Jäljelle on sanoinkuvaamattoman tiheä ainekokoelma ilman fuusioitumista. Sen valoisuus tulee sen varastoidusta lämpöenergiasta.
"Tämä tähti erottui sellaisena, jota emme olleet koskaan nähneet."
Johtava kirjailija Mark Hollands, Warwickin yliopisto.
Tämä valkoinen kääpiö on erilainen kuin muut. Yleensä valkoisen kääpiön ilmapiiri ei sisällä paljon hiiltä. Mutta WDJ0551 + 4135: n ilmapiiri on kohonnut hiiltä. Se on myös paljon massiivisempi kuin tyypillinen valkoinen kääpiö.
Nämä molemmat ominaisuudet erottuivat tähtitieteilijöille uuden tutkimuksen takana, joka ilmoitti löytöstä. Tutkimuksen johtava tutkija on tohtori Mark Hollands Warwickin yliopiston fysiikan laitokselta. Tutkimuksen otsikko on "Erittäin massiivinen valkoinen kääpiö, jolla on sekoitettu vety-hiili-ilmapiiri todennäköisenä sulautumisen jäännöksenä." Se julkaistaan 2. maaliskuuta ilmestyvässä Nature Astronomy -julkaisussa.
Ennen kuin tähdestä tulee valkoinen kääpiö, se kulkee punaisen jättiläisen vaiheen läpi. Jos punaisella jättilällä ei ole tarpeeksi massaa hiilen sulauttamiseksi, hiili ja happi kerääntyvät massaan keskellä. Kun tähti heittää sen ulkokerroksiin, se jättää lopulta vain jäännöksen, valkoisen kääpiön. Suurin osa kääpiöistä koostuu pääasiassa kyseisestä hiilestä ja hapesta, vaikkakin muita tyyppejä on.
Mutta normaalisti tuo hiili ei ole näkyvissä. Paksu heliumkerros estää sen yleensä. Tutkimuksessaan ryhmä käytti William Herschel -teleskooppia tutkiakseen valkoista kääpiötä spektroskooppisesti. Tämä osoitti, että ilmakehässä oli epätavallisen korkea hiilipitoisuus, jota ei pitäisi olla mahdollista.
”Tämä tähti erottui sellaisena, jota emme ole koskaan nähneet. Saatat odottaa näkevänsä ulkoisen vetykerroksen, joskus sekoitettuna heliumin kanssa, tai vain heliumin ja hiilen seoksen ”, sanoi pääkirjailija Hollands tiedotteessa. "Sinun ei tarvitse odottaa näkevän tätä vety- ja hiiliyhdistelmää samanaikaisesti, koska niiden välillä pitäisi olla paksu heliumikerros, joka kieltää sen. Kun katsoimme sitä, sillä ei ollut mitään järkeä. "
Tähtien mukaan suurin osa valkoisista kääpiöistä ei ole niin massiivisia. Ne ovat tyypillisesti noin 0,6 kertaa yhtä massiivisia kuin aurinkoomme. Mutta WDJ0551 + 4135 on erilainen. Sen massa on melkein kaksinkertainen tyypillisen valkoisen kääpiön massan ollessa 1,14 aurinkomassaa. Se on edelleen erittäin kompakti esineelle, jolla on paljon massaa, kuten muillekin valkoisille kääpiöille. Se on vain noin kaksi kolmasosaa maapallon halkaisijasta.
Ajon kautta kulkeva nopeus ei myöskään sovi yhteen muiden valkoisten kääpiöiden kanssa. Astronomit käyttävät termiä ”paikallinen lepoaste” kuvaamaan aineen keskimääräistä liikettä Linnunradalla. Se on välillä 202–241 km / s. Mutta WDJ0551 + 4135 kulkee nopeudella 129 ± ± 5 km / s?1 suhteessa paikalliseen lepovaatimukseen, paljon nopeammin kuin muu asia.
Koska vanhemmat tähdet matkustavat nopeammin kuin nuoret, kun ne kiertävät Linnunradalla, tämän valkoisen kääpiön on oltava vanhempi. Itse asiassa sen suuri nopeus tarkoittaa sen nopeutta yli 99% muista galaksin valkoisista kääpiöistä. Tutkimuksessaan kirjoittajat sanovat: "Löysimme tämän nopeuden olevan 99. prosenttipiste lähellä olevien valkoisten kääpiöiden kolmiulotteisesta (3D) nopeuden jakautumisesta, joilla on samanlaiset absoluuttiset suuruudet. Koska tähtienopeuden hajonta kasvaa järjestelmän ikän myötä, WD J0551 + 4135: n nopea kinematiikka voi merkitä järjestelmäkautta, joka on paljon vanhempi kuin mitä vain valkoisen kääpiöjäähdytyksen perusteella voidaan olettaa. "
Kaikki kolme ominaisuutta erottavat sen muista valkoisista kääpiöistä: nopeus / ikä, massa ja näkyvä hiili.
"Ainoa tapa selittää se on, jos se syntyi yhdistämällä kaksi valkoista kääpiötä."
JOHTAMERKI MARK HOLLANDIT, WARWICK-YLIOPISTO.
"Meillä on koostumus, jota emme voi selittää normaalin tähtikehityksen kautta, massa on kaksinkertainen kuin valkoisen kääpiön keskimääräinen massa ja kinemaattinen ikä vanhempi kuin jäähtymisestä johdettu", sanoi Hollands. ”Olemme melko varmoja siitä, kuinka yksi tähti muodostaa yhden valkoisen kääpiön, ja sen ei pitäisi tehdä tätä. Ainoa tapa selittää se on, jos se syntyi yhdistämällä kaksi valkoista kääpiötä. "
Yhdistetty kääpiö on todennäköisesti miljardien vuosien tähtien kehityksen tulos binaarisessa tähtijärjestelmässä. Yksi tähti saavuttaa punaisen jättiläisvaiheensa ennen kumppaniaan ja laajenee, ympäröimällä kumppania. Kun ensimmäinen tähti pienenee, kiertorata näiden kahden välillä lähenee. Sitten toinen tähti menee punaisen jättiläisvaiheensa läpi, laajentuen ja peittämällä toisen.
Se vie miljardeja vuosia, mutta lopulta gravitaatioaaltoemissio saa kiertoradan kutistumaan vielä enemmän. Loppu on näkyvissä tai avioliitto ehkä, ja kun kiertorata kutistuu riittävästi, tähdet sulautuivat yhteen.
"Ei ole niin monia valkoisia kääpiöitä, jotka olisivat niin massiivisia, vaikka niitä on enemmän kuin luuletkaan voivan nähdä, mikä merkitsee sitä, että jotkut heistä luultavasti muodostuivat sulautumien kautta."
JOHTAMERKI MARK HOLLANDIT, WARWICK-YLIOPISTO.
Tähtitieteilijät ovat ennustaneet sulautuneiden valkoisten kääpiöiden olemassaolon, mutta tämä rikkoo silti odotuksia. He ennustavat, että fuusioiden tulisi tapahtua kahden erikokoisen valkoisen kääpiön välillä. Mutta WDJ0551 + 4135 näyttää olevan sulautuminen samankokoisten kääpiöiden välillä.
Valkoisille kääpiöille on olemassa ylempi massaraja, jopa parille, joka on sulautunut. Jos tuloksena oleva tähtiesine on riittävän massiivinen, se räjähtää lämpöä karkaavana supernoovana. Astrofysiikien mielestä raja on noin 1,4 aurinkomassaa, mutta he eivät ole varmoja. On mahdollista, että esineet voivat räjähtää supernoovina alle 1,4 aurinkomassalla. Kellonajan 1.14 aurinkomassoissa tämä valkoinen kääpiö auttaa astrofysiikkoja ymmärtämään ylemmän massarajan.
Tutkijat ymmärtävät valkoisen kääpiön iän katsomalla sen lämpötilaa. Valkoiset kääpiöt eivät tuota lämpöä, koska sulamista ei enää ole. Ne ovat enemmän kuin hiukkasia kuin tähtiä, ja seuraamalla tähden jäähtymistä he voivat selvittää sen ikän. Mutta kun kaksi valkoista kääpiötä sulautuu, jäähdytysprosessi alkaa.
Ei ole tarkkaa tapaa määrittää tämän ikä, ja kaksi valkoista kääpiötä ovat saattaneet olla valkoisia kääpiöitä miljardeja vuotta ennen yhdistämistä. Silti tutkijoiden mielestä sulautuminen tapahtui noin 1,3 miljardia vuotta sitten.
Tutkijat ovat aikaisemmin löytäneet vain muutama yhdistynyt valkoinen kääpiö. Mutta tämä on ensimmäinen kerta, kun se on tunnistettu koostumuksensa avulla.
"Ei ole niin paljon valkoisia kääpiöitä, jotka olisivat niin massiivisia, vaikka niitä on enemmän kuin luuletkaan voivan nähdä, mikä merkitsee sitä, että jotkut heistä luultavasti muodostuivat sulautumisten avulla", sanoi Hollands.
"Jatkossa voimme ehkä käyttää asteroseismologiaksi kutsuttua tekniikkaa oppiaksesi valkoisen kääpiön ydinkoostumuksesta sen tähtien pulsaatioista, mikä olisi itsenäinen menetelmä, joka vahvistaa tämän sulautumisen muodostuneen tähden."
"Ehkä tämän tähden mielenkiintoisin osa on se, että sen on juuri laiminlyönyt räjähtää supernoovana - nämä mahtavat räjähdykset ovat todella tärkeitä maailmankaikkeuden rakenteen kartoittamisessa, koska ne voidaan havaita erittäin suurilta etäisyyksiltä", sanoi Hollands. ”On kuitenkin edelleen paljon epävarmuutta siitä, millaisista tähtijärjestelmistä pääsee supernoova-vaiheeseen. Kummalta, miltä se kuulostaa, mittaamalla tämän 'epäonnistuneen' supernovan ja tulevien näkökulmien ominaisuudet, kertoo meille paljon polkuja ydinvoiman itsensä tuhoamiseen. "
Lisää:
- Lehdistötiedote: Kaksi tähteä yhdistyi muodostaen massiivisen valkoisen kääpiön
- Tutkimus: Erittäin massiivinen valkoinen kääpiö, jolla on sekoitettu vety-hiili-ilmapiiri todennäköisen sulautumisen jäännöksenä
- Avaruuslehti: Bizarre-tähti voisi olla tuloksena kahdelle valkoiselle kääpiölle, jotka sulautuvat yhteen
