Umjetnički dojam dvaju bijelih patuljaka u procesu spajanja.
(Slika: © University of Warwick / Mark Garlick)
Div bijeli patuljak zvijezda je možda potomstvo sudara između dva druga bijela patuljaka, otkriva novo istraživanje.
Novo otkriće sugerira da bi mogli postojati i drugi ultramasivni bijeli patuljci sličnog podrijetla; ovo bi moglo pomoći osvjetljavanju masivnog bijelog patuljka u eksploziji supernova, poručili su znanstvenici koji stoje iza novog istraživanja.
Bijeli patuljci su tamne, blijede, jezgre veličine mrtvih zvijezda koje ostaju nakon što su zvijezde prosječne veličine iscrpile svoje gorivo i ispustile svoje vanjske slojeve. Naše sunce će jednog dana postati bijeli patuljak, kao što će biti više od 90% zvijezda u našoj galaksiji.
Znanstvenici su proučavali bijelog patuljka poznatog kao WDJ0551 + 4135, koji se nalazi oko 150 svjetlosnih godina od Zemlje. Nedavna otkrića iz europske svemirske agencije Teleskop Gaia sugerirao da bi ovaj objekt mogao biti izuzetno masivan bijeli patuljak. Kako bi naučili više o ovoj neobičnoj mrtvoj zvijezdi, znanstvenici su je analizirali koristeći podatke iz William Herschel teleskopa na Kanarskim otocima.
Ispitivanjem spektra boja svjetlosti koje emitira bijeli patuljak, astronomi su uspjeli identificirati kemikalije unutar zvijezde. Neočekivano, istraživači su pronašli visoku razinu ugljika u atmosferi objekta, što znanstvenici nikada prije nisu vidjeli kod bijelih patuljaka.
"Bijeli patuljak ima unutarnju strukturu poput luka po tome što je u slojevima", rekao je za Space.com glavni autor studije Mark Hollands, astrofizičar sa Sveučilišta u Warwicku u Engleskoj. "U jezgri bijelog patuljka, većina njegove mase načinjena je od ugljika i kisika. Tada obično iznad toga imate sloj helija, a potom sloj vodika. Dakle, kad usmjerite teleskop na bijelo patuljak, samo vidiš vanjske slojeve. "
Ta struktura znači da znanstvenici studiraju bijeli patuljci obično se vidi samo vodik ili samo helij, ili možda mješavina helija i ugljika. Ali to nisu Hollands i njegovi kolege vidjeli kod ovog bijelog patuljka.
"Nikad ne očekujete da ćete vidjeti vodik i ugljik pomiješane u bijelom patulju - trebao bi postojati sloj helija koji ih razdvaja", rekao je Hollands. "To je bilo zaista čudno i vrlo iznenađujuće i postavilo je veliko pitanje kako se to moglo dogoditi."
Hollands i njegovi kolege rekli su da imaju rješenje ove zagonetke: Čudna struktura nastala je kad su se još dva bijela patuljaka razbila i njihove unutarnje stvari pomiješale, napisali su znanstvenici. No, novi masivni bijeli patuljak nije bio dovoljno velik da pokrene supernovu, ostavljajući neobično veliku zvijezdu netaknutom.
Za istraživače, ključni trag ove misterije bila je masa ovog bijelog patuljaka. Većina bijelih patuljaka je oko 0,6 puta veća od sunčeve mase, ali WDJ0551 + 4135 gotovo je dvostruko prosječna masa bijelih patuljaka, pri 1,14 sunčeve mase, sve zbijeno u prostor samo dvije trećine zemljinog promjera.
Drugi trag je prividna dob ovog bijelog patuljaka. Stariji bijeli patuljci obično su hladniji i orbitiraju u središtu mliječna staza brže od svojih mlađih kolega, jer su tijekom vremena izgubili više topline i iskusili više gravitacijskih interakcija s drugim zvijezdama koje ih ubrzavaju. Međutim, WDJ0551 + 4135 kreće se brže od 99% ostalih obližnjih bijelih patuljaka koji imaju približno istu temperaturu, što sugerira da je jedno od ta dva mjerenja starosti iskrivljeno.
Istraživači su znali da WDJ0551 + 4135 ima čudan sastav, masu dvostruko veću od prosječnog bijelog patuljka i dob koja se činila relativno mladom ako se pogleda zvijezda vrućina, ali relativno stara ako se pogledaju njezini pokreti. Astronomi su shvatili da bi jedan događaj mogao objasniti sve ove misterije: WDJ0551 + 4135 nastao je kad su se sudarila dva bijela patuljaka zagrijavajući dobiveni bijeli patuljak i ponovo pokrenuli njegov proces hlađenja.
"Iako postoji puno dokaza da se takva spajanja događaju, uključujući primjere iz dalekih galaksija, zapravo je izvaditi bijelog patuljka i reći da je ovo ovdje iz spajanja prilično teško", rekao je Hollands. "Ovo je samo jedan od malobrojnih slučajeva u kojima je to moguće učiniti, a jedini je prepoznat kroz njegov sastav."
Znanstvenici su rekli da se spajanje dogodilo prije oko 1,3 milijarde godina. Ali taj je događaj resetirao razdoblje hlađenja WDJ0551 + 4135, što otežava utvrđivanje dobi dvaju izvornih bijelih patuljaka, koji su mogli biti stari nekoliko milijardi godina.
Malo ih je bijeli patuljci masivan je kao WDJ0551 + 4135, ali ima više takvih masivnih bijelih patuljaka nego što to mogu predvidjeti sadašnji modeli formiranja bijelih patuljaka, rekao je Hollands, sugerirajući da su se neki od njih mogli formirati spajanjem. Istraživači su rekli kako ih posebno veseli uvid koji ovaj bijeli patuljak i drugi poput njega mogu pružiti na graničnoj liniji između masivnog bijelog patuljka i supernove.
Astronomi bi također mogli saznati više o unutrašnjosti WDJ0551 + 4135 ispitivanjem suptilnih pulsacija u svjetlini uzrokovanim valovima koji prolaze kroz zvijezdu unutrašnjost, rekao je Hollands. Ako znanstvenici mogu otkriti više valova različite frekvencije koji putuju kroz ovaj bijeli patuljak, oni mogu saznati više o unutarnjoj strukturi zvijezde. "To bi moglo pružiti neovisni uvid o tome je li ova zvijezda nastala spajanjem", rekao je Hollands.
Znanstvenici detaljno njihovi nalazi online ponedjeljak (2. ožujka) u časopisu Nature Astronomy.
- Znajte svoje novce: Objašnjenje zvijezda (infographic)
- Galerija: Umiruće zvijezde konzumiraju stjenovite vanzemaljske planete
- Zvijezde crnih patuljaka: (teorijski) kraj evolucije zvijezde
