Obraz umělce bílého trpaslíka před červenou hvězdou trpaslíka. Když bílý trpaslík prochází před svým větším společníkem, ohýbá a zvětšuje světlo hvězdy v pozadí.
(Obrázek: © NASA / JPL-Caltech)
Vědci spatřili neuvěřitelně podivný, „nemožný“ bílá trpaslík hvězda v objevu, který naznačuje, že tyto objekty jsou ještě běžnější, než se předpokládalo - nebo že se děje něco cizího.
Bílé trpaslíky jsou hvězdná jádra zanechané hvězdami, jako je naše slunce. Když tyto hvězdy docházejí palivo, zbavily své vnější vrstvy a zanechaly jádro, které se ochladilo po miliardy let. Hmotnost bílého trpaslíka je založena na hmotnosti původní hvězdy, která zase odráží její věk.
Tyto vztahy znamenají, že vědci mohou pro výpočet svého věku použít hmotnost bílého trpaslíka. A v posledním desetiletí astronomové objevili kolem 100 bílých trpaslíků s masami tak nízkými, že vypadají, že jsou starší než 14,8 miliard let starý vesmír.
Doposud astronomové řešili tento hlavolam tím, že zaznamenali, že téměř všechny tyto objekty vyskytují se s doprovodnou hvězdou to by mohlo sifonovat část hmoty bílého trpaslíka, což by vypadalo starší, než ve skutečnosti je. Ale velmi malá hrstka těchto extrémně nízkých hmotností bílých trpaslíků nemá žádné společníky, kteří by za ně mohli vyčítat změnu hmotnosti, což vyvolává otázku, jak tyto objekty mohou existovat.
V novém výzkumu vědci popisují nalezení extrémně nízkohmotného bílého trpaslíka, který má společníka, ale ta hvězda je dostatečně vzdálená, aby nemohla ukrást hmotu bílého trpaslíka. Protože šance na shlédnutí takového páru s nástroji, které vědci používají, jsou tak nízké, objev by mohl znamenat, že „nemožní“ bílí trpaslíci jsou mnohem běžnější, než se dříve předpokládalo.
"Toto zjištění naznačuje, že v našem současném chápání nízkohmotných bílých trpaslíků a / nebo binárních interakcí něco chybí," řekl Kento Masuda, hlavní autor nové knihy popisující výzkum a astronom na Princetonské univerzitě, řekl Space.com e-mailem.
Bílý trpaslík
Masuda a jeho kolegové použili data shromážděná slavným přístrojem NASA na lov planety, kosmickým dalekohledem Kepler. Vědci našli tisíce planet a kandidátů exoplanet v datech, které Kepler shromáždil během své devítileté primární a rozšířené mise. Přístroj spatří planety jako rytmické poklesy v jasu hvězdy. Stmívání je způsobeno sklouznutím planety mezi hvězdou a Keplerem, které se nazývá tranzit.
Kosmický dalekohled však přinesl také řadu astronomických objevů. V loňském roce si Masuda a jeho kolegové všimli, že hvězda KIC 8145411 typu G se pravidelně rozjasňuje, což je neobvyklý zvrat tranzitních situací. Pokud se pár obíhajících hvězd spojí se Zemí, jejich světlo se změní, jak jedna hvězda prochází před druhou. Světlo obvykle ztmavne, protože celkové světlo ze systému je sníženo, zatímco jedna hvězda zmizí na zadní straně.
Je-li však jedna z hvězd dostatečně kompaktní, jako bílý trpaslík, může ohnout světlo své doprovodné hvězdy, když míří dopředu, působí jako čočka pro zvětšení povrchu méně husté hvězdy. Tento jev, přezdívaný samoobsluha, když se vyskytuje v binárním formátu, by vedl k pulzům jasu.
Self-lensing systémy byly předpovídány na nějakou dobu, ale vědci nemohli najít takový pár dokud Kepler mohl studovat tisíce hvězdných systémů současně v průběhu času. První takový systém byl objeven v roce 2014; od té doby byly nalezeny další čtyři, včetně KIC 8145411.
Skutečné překvapení však přišlo, když Masuda a jeho kolegové otočili dalekohled Subaru na Havaji a dalekohled 1,5 metru na Observatoři Fred Lawrence Whipple Observatory v Arizoně na nově objeveném systému.
Jejich následná pozorování odhalila, že bílý trpaslík byl asi pětina hmotnosti našeho slunce, a to ve třídě extrémně nízkohmotných bílých trpaslíků. K překvapení vědců však společenská hvězda obíhala příliš daleko od bílého trpaslíka, aby dokázala naplnit svou hmotu. Vědci dospěli k závěru, že za tak nízký zjevný věk bílého trpaslíka musí být odpovědné něco jiného.
Velké zvraty
Je možné, dodali, že bílý trpaslík nakonec není bílý trpaslík. Vědci dokázali určit pouze hmotu objektu a že je relativně malý; tým nemá odhad velikosti firmy. Tato nejistota znamená, že objektiv, který objektivuje hvězdu, by mohl být ve skutečnosti hustší Černá díra nebo neutronová hvězda to zabalí stejnou hmotu do menšího prostoru. Existují však dva argumenty proti exotičtějšímu původu malého objektu.
Zaprvé, bílí trpaslíci jsou mnohem běžnější než černé díry nebo neutronové hvězdy, což je statisticky častěji stává záhadným společníkem. Astrofyzici snad ještě více nevadí, jak by mohla vzniknout tak nízkohmotná neutronová hvězda nebo černá díra, řekl Masuda, a na rozdíl od extrémně nízkohmotných bílých trpaslíků ani nevšimli žádných drobných příkladů.
"Přiznám se, že tento argument nemusí být zcela přesvědčivý, protože nemáme dobré vysvětlení toho, jak se tento bílý trpaslík stejně formoval," řekl.
Pokud KIC 8145411 obíhá s bílým trpaslíkem, mohlo by to přimět astronomy, aby se znovu podívali na to, co si myslíme, že víme o tom, jak se tvoří bílí trpaslíci a jak se komunikovat se společníky.
"Vývoj jedné hvězdy nedokáže vysvětlit takového [extrémně nízkého masa] bílého trpaslíka, takže se předpokládalo, že interakce s blízkým binárním systémem hrají důležitou roli," uvedl Masuda. "Tento scénář binární interakce však opět nevysvětluje pozorovanou oběžnou dráhu systému KIC 8145411, protože oběžné dráhy nejsou tak blízko, jak to vyžaduje, aby tento scénář fungoval. Některé části tohoto příběhu je tedy třeba upravit - i když ne ještě nevím, které. “
Masuda řekl, že se svými kolegy plánuje pokračovat v lovu malých bílých trpaslíků v podobných binárních souborech, aby se dozvěděl více o jejich vlastnostech.
„Doufám, že nám pomohou vyřešit hádanku předloženou systémem KIC 8145411 a povedou k úplnějšímu porozumění bílých trpaslíků v binárních souborech,“ řekl Masuda.
Výzkum je popsán v papír publikováno 5. srpna v The Astrophysical Journal Letters.
- Einsteinova teorie pomáhá identifikovat první exoplanety mimo Mléčnou dráhu
- Gravitační mikročočky - jak jsou pomocí této techniky nalezeny planety [VIDEO]
- Slunce se po jeho smrti promění v obří křišťálovou kouli
