Astronomi su pronašli bijelog patuljka koji je nekada bio dva bijela patuljaka. Par zvijezda spojio se u jednu prije oko 1,3 milijarde godina. Dobivena zvijezda, nazvana WDJ0551 + 4135, udaljena je oko 150 svjetlosnih godina.
Bijeli patuljak krajnje je stanje zvijezda poput našeg Sunca. Jednom kada potroše svoje nuklearno gorivo, oni izbacuju svoj vanjski materijal. Ostalo je neopisivo gusta zbirka tvari, bez fuzije. Sjajnost dolazi od uskladištene toplinske energije.
"Ova se zvijezda isticala kao nešto što nikad prije nismo vidjeli."
Glavni autor Mark Hollands, Sveučilište u Warwicku.
Ovaj bijeli patuljak je drugačiji od ostalih. Atmosfera bijelog patuljaka obično ne sadrži puno ugljika. Ali WDJ0551 + 4135 ima atmosferu s povišenom razinom ugljika. Takođe je mnogo masivniji od tipičnog bijelog patuljka.
Obje su te karakteristike astronomima stajale iza nove studije koja je najavila ovo otkriće. Glavni istraživač studije je dr. Mark Hollands, sa odjela za fiziku na Sveučilištu Warwick. Studija je naslovljena "Ultra masivni bijeli patuljak sa miješanom atmosferom vodik-ugljik kao vjerojatni ostatak spajanja." Objavljeno je u izdanju Nature Astronomy, 2. ožujka.
Prije nego što zvijezda postane bijeli patuljak, prolazi kroz fazu crvenog diva. Ako crveni div nema dovoljno mase za spajanje ugljika, ugljik i kisik skupit će se u masi u središtu zvijezde. Dok zvijezda prolijeva vanjske slojeve, ona na kraju ostavlja samo ostatak, bijelog patuljka. Većina patuljaka uglavnom se sastoji od ugljika i kisika, iako postoje i druge vrste.
Ali normalno, taj ugljik nije vidljiv. Debeli sloj helija obično ga blokira. U svojoj studiji, tim je upotrijebio William Herschel teleskop da ispita bijeli patuljak spektroskopski. To je pokazalo da atmosfera ima neuobičajeno visok sadržaj ugljika, što ne bi trebalo biti moguće.
"Ova se zvijezda isticala kao nešto što nikada prije nismo vidjeli. Možda biste očekivali da ćete vidjeti vanjski sloj vodika, ponekad pomiješan s helijem, ili samo mješavinu helija i ugljika ", rekao je glavni autor Hollands u priopćenju za javnost. "Ne očekujete da ćete vidjeti kombinaciju vodika i ugljika u isto vrijeme jer između njih treba postojati debeli sloj helija koji to zabranjuje. Kad smo ga pogledali, to nije imalo smisla. "
U zvjezdanom smislu, većina bijelih patuljaka nije tako masivna. Obično su otprilike 0,6 puta masivniji od našeg Sunca. Ali WDJ0551 + 4135 je drugačiji. Njegova je masa gotovo dvostruka veća od tipičnog bijelog patuljka, pri 1,14 sunčeve mase. I dalje je izuzetno kompaktan za objekt s tako velikom masom, kao i drugi bijeli patuljci. To je samo oko dvije trećine promjera Zemlje.
To se brzina kroz prostor također ne podudara sa drugim bijelim patuljcima. Astronomi koriste izraz "lokalni standard odmora" za opisivanje prosječnog kretanja materije u Mliječnom putu. To je između 202–241 km / s. Ali WDJ0551 + 4135 putuje na 129 ° ± 5? Km? S?1 u odnosu na lokalni standard odmora, mnogo brži od ostalih materija.
Budući da starije zvijezde putuju brže od mlađih dok orbitiraju na Mliječnom putu, ovaj bijeli patuljak mora biti stariji. U stvari, njegova velika brzina znači brži od 99% ostalih bijelih patuljaka u galaksiji. U svojoj studiji autori kažu „Otkrili smo da je ta brzina 99. postotak trodimenzionalne (3D) raspodjele brzina obližnjih bijelih patuljaka sa sličnim apsolutnim veličinama. Budući da se disperzija brzine zvijezda povećava s dobi sustava, brza kinematika WD J0551 + 4135 može značiti starost sustava mnogo starija nego što se podrazumijeva jednostavno iz hlađenja bijelog patuljka. "
Sve tri karakteristike razdvajaju ga od ostalih bijelih patuljaka: brzina / starost, masa i vidljivi ugljik.
"Jedini način na koji to možete objasniti je ako je nastao spajanjem dvaju bijelih patuljaka."
VODITE AUTORSKE MARKE HOLLANDS, UNIVERZITET WARWICK-a.
"Imamo sastav koji ne možemo objasniti normalnom zvijezdanom evolucijom, masu koja je dvostruko veća od prosjeka bijelog patuljaka i kinematsku dob stariju od one zaključene u hlađenju", rekao je Hollands. "Prilično smo sigurni kako jedna zvijezda formira jednog bijelog patuljka i to ne bi trebalo činiti. Jedini način na koji to možete objasniti je ako je nastao spajanjem dvaju bijelih patuljaka. "
Spajani patuljak vjerojatno je rezultat milijardi godina evolucije zvijezda u binarnom sustavu zvijezda. Jedna od zvijezda dosegne fazu crvenog diva prije partnera i širi se, obavijajući partnera. Kako se prva zvijezda zatim smanjuje, orbita između dviju približava se. Tada druga zvijezda prolazi kroz svoju fazu crvenog diva, proširujući i obavijajući drugu.
Potrebne su joj milijarde godina, ali s vremenom se emisija gravitacijskog vala orbitu još više smanjuje. Kraj je na vidiku, ili je možda brak, a kad se orbita dovoljno smanji, zvijezde su se spojile u jedno.
"Nema toliko bijelih patuljaka ovako masivnih, iako ima i više nego što bi se moglo očekivati, što implicira da su neki od njih vjerojatno nastali spajanjem."
VODITE AUTORSKE MARKE HOLLANDS, UNIVERZITET WARWICK-a.
Astronomi su predvidjeli postojanje spojenih bijelih patuljaka, ali ovaj još uvijek ruši očekivanja. Predviđaju da bi se spajanja trebala odvijati između dva bijela patuljaka različite veličine. No, čini se da se WDJ0551 + 4135 spaja između patuljaka slične veličine.
Postoji gornja granica mase bijelih patuljaka, čak i za par koji se spajao. Ako je rezultirajući zvjezdani objekt dovoljno masivan, eksplodirat će kao toplinska odbjegla supernova. Astrofizičari smatraju da je ograničenje oko 1,4 solarne mase, ali nisu sigurni. Moguće je da objekti mogu eksplodirati kao supernove pri manje od 1,4 solarne mase. Na 1,14 sunčeve mase, ovaj bijeli patuljak pomaže astrofizičarima da razumiju gornju granicu mase.
Znanstvenici mogu razumjeti starost bijelog patuljka gledajući njegovu temperaturu. Bijeli patuljci ne stvaraju nikakvu toplinu jer više nema fuzije. Oni su više poput žetve nego zvijezde, a praćenjem hlađenja zvijezde mogu se utvrditi njezine starosti. Ali kad se dva bijela patuljaka spoje, proces hlađenja počinje ispočetka.
Ne postoji precizan način utvrđivanja dobi ove osobe, a dva bijela patuljaka možda su bili bijeli patuljci već nekoliko milijardi godina prije spajanja. Ipak, istraživači smatraju da se samo spajanje dogodilo prije oko 1,3 milijarde godina.
Znanstvenici su dosad pronašli samo nekoliko spojenih bijelih patuljaka. Ali ovo je prvi put da se identificira kroz njegov sastav.
"Nema toliko bijelih patuljaka ovako masivnih, iako ima i više nego što bi se moglo očekivati, što implicira da su neki od njih vjerojatno nastali spajanjem", rekao je Hollands.
"U budućnosti ćemo možda moći koristiti tehniku zvanu asteroseizmologija kako bismo naučili o jezgri sastava bijelog patuljka iz njegovih zvjezdanih pulsacija, što bi bila neovisna metoda kojom se potvrđuje da je ova zvijezda nastala spajanjem."
"Možda najuzbudljiviji aspekt ove zvijezde jest da ona mora gotovo uspjeti eksplodirati kao supernova - ove gargantuanske eksplozije su zaista važne u mapiranju strukture Svemira, jer se mogu otkriti na vrlo velikim udaljenostima", rekao je Holandska klekovača. "Međutim, i dalje ostaje velika neizvjesnost oko toga kakvi se zvjezdani sustavi dovode do stupnja supernove. Koliko god zvučalo čudno, mjerenje svojstava ove 'propale' supernove i budući izgledi govore nam puno o putovima do termonuklearnog samo-uništenja. "
Više:
- Priopćenje za javnost: Dvije zvijezde spojene su u masivni bijeli patuljak
- Studija: Ultra-masivni bijeli patuljak sa miješanom atmosferom vodik-ugljik kao vjerojatni ostatak spajanja
- Svemirski magazin: Bizarna zvijezda mogla bi biti rezultat spajanja dvaju bijelih patuljaka