Astronomové našli bílého trpaslíka, který byl jednou dvěma bílými trpaslíky. Dvojice hvězd se sloučila do jedné asi před 1,3 miliardami let. Výsledná hvězda s názvem WDJ0551 + 4135 je vzdálena asi 150 světelných let.
Bílý trpaslík je konečný stav hvězd, jako je naše Slunce. Jakmile spotřebují své jaderné palivo, vypudí svůj vnější materiál. Zbývá nepopsatelně hustá sbírka látek, aniž by došlo k fúzi. Svítivost pochází z uložené tepelné energie.
"Tato hvězda vynikla jako něco, co jsme nikdy předtím neviděli."
Hlavní autor Mark Hollands, University of Warwick.
Tento bílý trpaslík je jiný než ostatní. Atmosféra bílého trpaslíka obvykle neobsahuje mnoho uhlíku. Ale WDJ0551 + 4135 má atmosféru se zvýšenými hladinami uhlíku. Je také mnohem masivnější než typický bílý trpaslík.
Obě tyto vlastnosti vynikly astronomům za novou studií oznamující objev. Vedoucím výzkumu je Dr. Mark Hollands z Katedry fyziky na University of Warwick. Tato studie má název „Ultrahmotný bílý trpaslík se směsnou atmosférou vodíku a uhlíku jako pravděpodobný zbytek po sloučení.“ Je publikován v 2. březnu vydání časopisu Nature Astronomy.
Než se z hvězdy stane bílý trpaslík, prochází fází červeného obra. Pokud červený gigant nemá dostatek hmoty, aby mohl roztavit uhlík, pak se uhlík a kyslík shromáždí v hmotě ve středu hvězdy. Když hvězda prolévá vnější vrstvy, nakonec zanechává jen zbytek, bílý trpaslík. Většina trpaslíků se skládá převážně z uhlíku a kyslíku, i když existují i jiné typy.
Normálně však tento uhlík není viditelný. Silná vrstva helia jej obvykle blokuje. Ve své studii tým použil dalekohled Williama Herschela k spektroskopickému zkoumání bílého trpaslíka. To ukázalo, že atmosféra měla neobvykle vysoký obsah uhlíku, což by nemělo být možné.
"Tato hvězda vynikla jako něco, co jsme nikdy předtím neviděli." Dalo by se očekávat, že uvidíte vnější vrstvu vodíku, někdy smíchanou s héliem, nebo jen směs hélia a uhlíku, “uvedl v tiskové zprávě hlavní autor Hollands. "Nečekáte, že uvidíte tuto kombinaci vodíku a uhlíku současně s tím, že mezi tím by měla být silná vrstva helia, která to zakazuje." Když jsme se na to podívali, nedávalo to žádný smysl. “
Z hvězdného hlediska většina bílých trpaslíků není tak masivní. Obvykle jsou asi 0,6krát větší než naše Slunce. Ale WDJ0551 + 4135 je jiný. Jeho hmotnost je téměř dvojnásobná oproti hmotnosti typického bílého trpaslíka při 1,14 sluneční hmotnosti. Je to stále velmi kompaktní pro objekt s tak velkou hmotností, stejně jako ostatní bílí trpaslíci. Je to jen asi dvě třetiny průměru Země.
Rychlost ve vesmíru se také neshoduje s jinými bílými trpaslíky. Astronomové používají termín „místní standard odpočinku“ k popisu průměrného pohybu hmoty v Mléčné dráze. Je to mezi 202–241 km / s. Ale WDJ0551 + 4135 cestuje rychlostí 129? ±? 5? Km? S?1 vzhledem k místnímu standardu odpočinku, mnohem rychlejší než jiná záležitost.
Protože starší hvězdy cestují rychleji než mladé, protože obíhají po Mléčné dráze, musí tento bílý trpaslík stárnout. Ve skutečnosti jeho vysoká rychlost znamená, že je rychlejší než 99% ostatních bílých trpaslíků v galaxii. Autoři ve své studii říkají: „Zjistili jsme, že tato rychlost je na 99. percentilu trojrozměrného (3D) rozložení rychlosti blízkých bílých trpaslíků s podobnými absolutními veličinami. Protože se disperze hvězdné rychlosti zvyšuje s věkem systému, může rychlá kinematika WD J0551 + 4135 znamenat systémový věk mnohem starší, než bylo naznačeno jednoduše z chlazení bílých trpaslíků. “
Všechny tři vlastnosti jej odlišovaly od ostatních bílých trpaslíků: jeho rychlost / věk, hmotnost a viditelný uhlík.
"Jediný způsob, jak to vysvětlit, je, že vznikl sloučením dvou bílých trpaslíků."
OCHRANNÉ ZNÁMKY AUTORŮ OZNAČUJÍCÍ UNIVERZITU WARWICK.
"Máme skladbu, kterou nedokážeme vysvětlit normálním hvězdným vývojem, hmotu dvojnásobku průměru u bílého trpaslíka a kinematický věk starší než ten, který vyplývá z chlazení," řekl Hollands. "Jsme si jisti, jak jedna hvězda tvoří jednoho bílého trpaslíka, a nemělo by to dělat." Jediný způsob, jak to vysvětlit, je, že vznikl sloučením dvou bílých trpaslíků. “
Sloučený trpaslík je pravděpodobně výsledkem miliard let hvězdné evoluce v binárním hvězdném systému. Jedna z hvězd dosáhne své fáze červeného obra před svým partnerem a expanduje a obklopuje partnera. Když se první hvězda smrští, oběžné dráhy mezi nimi se přibližují. Pak druhá hvězda prochází fází červeného obra, rozšiřuje a obaluje druhou.
Trvá to miliardy let, ale nakonec emise gravitačních vln způsobí zmenšení orbity ještě více. Konec je v dohledu nebo možná manželství, a když se oběžné dráhy dostatečně zmenší, hvězdy se sloučí do jedné.
"Není to tolik bílých trpaslíků tohoto masivního, i když existuje více, než byste očekávali, což znamená, že některé z nich pravděpodobně vznikly sloučením."
OCHRANNÉ ZNÁMKY AUTORŮ OZNAČUJÍCÍ UNIVERZITU WARWICK.
Astronomové předpovídali existenci sloučených bílých trpaslíků, ale tato stále překračuje očekávání. Předpovídají, že fúze by měly být mezi dvěma bílými trpaslíky různých velikostí. Zdá se však, že WDJ0551 + 4135 je sloučením trpaslíků podobné velikosti.
U bílých trpaslíků existuje horní hranice hmotnosti, dokonce i pro pár, který se sloučil. Pokud je výsledný hvězdný objekt dostatečně masivní, exploduje jako termální útěk supernovy. Astrofyzici si myslí, že limit je asi 1,4 solárních hmot, ale nejsou si jistí. Je možné, že objekty mohou explodovat jako supernovy při méně než 1,4 solárních hmotách. Při 1,14 slunečních masách pomáhá tento bílý trpaslík astrofyzikům pochopit horní mez hmoty.
Vědci dokážou pochopit věk bílého trpaslíka při pohledu na jeho teplotu. Bílé trpaslíky negenerují žádné teplo, protože už nedochází k žádné fúzi. Jsou spíš jako uhlíky než hvězdy a sledováním chlazení hvězdy mohou určit její věk. Když se však spojí dva bílí trpaslíci, proces chlazení začíná znovu.
Neexistuje přesný způsob, jak určit věk tohoto člověka, a dva bílí trpaslíci mohli být bílými trpaslíky po miliardy let před sloučením. Přesto se vědci domnívají, že k samotné fúzi došlo asi před 1,3 miliardami let.
Vědci dosud našli jen několik sloučených bílých trpaslíků. Ale toto je poprvé, co bylo identifikováno na základě svého složení.
"Není to tolik bílých trpaslíků tohoto masivního, i když existuje více, než byste očekávali, což znamená, že některé z nich byly pravděpodobně vytvořeny sloučením," řekl Hollands.
"V budoucnu bychom mohli být schopni použít techniku zvanou asteroseismologie, abychom se dozvěděli o složení jádra bílého trpaslíka z jeho hvězdných pulzací, což by byla nezávislá metoda potvrzující tuto hvězdu vytvořenou sloučením."
"Možná nejzajímavějším aspektem této hvězdy je to, že musela explodovat jako supernova - tyto exploze chrličů jsou opravdu důležité při mapování struktury vesmíru, protože je lze detekovat na velmi velké vzdálenosti," řekl Hollands. "Stále však existuje velká nejistota ohledně toho, jaký druh hvězdných systémů se dostal do fáze supernovy." Podivné, jak by to mohlo znít, měření vlastností tohoto „selhalo“ supernovy a budoucích pohledů, nám říká hodně o cestách k termonukleární sebezničení. “
Více:
- Tisková zpráva: Dvě hvězdy se spojily a vytvořily mohutný bílý trpaslík
- Studie: Velmi masivní bílý trpaslík se smíšenou atmosférou vodíku a uhlíku jako pravděpodobný zbytek po sloučení
- Space Magazine: Bizarre Star může být výsledkem sloučení dvou bílých trpaslíků
