Οι αστρονόμοι έχουν βρει έναν λευκό νάνο που ήταν κάποτε δύο λευκοί νάνοι. Το ζευγάρι των αστεριών συγχωνεύτηκε σε ένα περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το προκύπτον αστέρι, που ονομάζεται WDJ0551 + 4135, απέχει περίπου 150 έτη φωτός.
Ένας λευκός νάνος είναι η τελική κατάσταση των αστεριών όπως ο Ήλιος μας. Μόλις καταναλώσουν τα πυρηνικά τους καύσιμα, αποβάλλουν το εξωτερικό τους υλικό. Αυτό που μένει είναι μια απερίγραπτα πυκνή συλλογή ύλης, χωρίς να γίνεται σύντηξη. Η φωτεινότητα προέρχεται από την αποθηκευμένη θερμική του ενέργεια.
"Αυτό το αστέρι ξεχώριζε ως κάτι που δεν είχαμε ξαναδεί."
Κύριος συγγραφέας Mark Hollands, Πανεπιστήμιο του Warwick.
Αυτός ο λευκός νάνος είναι διαφορετικός από τους άλλους. Κανονικά, η ατμόσφαιρα ενός λευκού νάνου δεν περιέχει πολύ άνθρακα. Αλλά το WDJ0551 + 4135 έχει μια ατμόσφαιρα με αυξημένα επίπεδα άνθρακα. Είναι επίσης πολύ πιο ογκώδες από έναν τυπικό λευκό νάνο.
Και τα δύο αυτά χαρακτηριστικά ξεχώρισαν στους αστρονόμους πίσω από μια νέα μελέτη που ανακοίνωσε την ανακάλυψη. Ο κύριος ερευνητής της μελέτης είναι ο Δρ Mark Hollands, από το Τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Warwick. Η μελέτη έχει τίτλο «Ένας εξαιρετικά τεράστιος λευκός νάνος με μικτή ατμόσφαιρα υδρογόνου-άνθρακα ως πιθανό υπόλειμμα συγχώνευσης». Δημοσιεύθηκε στη 2η Μαρτίου του Nature Astronomy.
Πριν ένα αστέρι γίνει λευκός νάνος, περνάει από μια κόκκινη γιγαντιαία φάση. Εάν ο κόκκινος γίγαντας δεν έχει αρκετή μάζα για να συντήξει άνθρακα, τότε ο άνθρακας και το οξυγόνο θα συγκεντρωθούν σε μια μάζα στο κέντρο του αστεριού. Καθώς το αστέρι το ρίχνει εξωτερικά στρώματα, αφήνει τελικά μόνο ένα υπόλοιπο, τον άσπρο νάνο. Οι περισσότεροι νάνοι αποτελούνται κυρίως από αυτόν τον άνθρακα και το οξυγόνο, αν και υπάρχουν και άλλοι τύποι.
Αλλά κανονικά, αυτός ο άνθρακας δεν είναι ορατός. Ένα παχύ στρώμα ηλίου το αποκλείει συνήθως. Στη μελέτη τους, η ομάδα χρησιμοποίησε το Τηλεσκόπιο William Herschel για να εξετάσει φασματοσκοπικά τον λευκό νάνο. Αυτό έδειξε ότι η ατμόσφαιρα είχε ασυνήθιστα υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, κάτι που δεν θα έπρεπε να είναι δυνατό.
«Αυτό το αστέρι ξεχώριζε ως κάτι που δεν είχαμε ξαναδεί. Μπορεί να περιμένετε να δείτε ένα εξωτερικό στρώμα υδρογόνου, μερικές φορές αναμεμιγμένο με ήλιο, ή απλά ένα μείγμα ηλίου και άνθρακα », δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Hollands σε δελτίο τύπου. "Δεν περιμένετε να δείτε αυτόν τον συνδυασμό υδρογόνου και άνθρακα ταυτόχρονα, καθώς θα πρέπει να υπάρχει ένα παχύ στρώμα ηλίου ανάμεσα σε αυτό που το απαγορεύει αυτό. Όταν το κοιτάξαμε, δεν είχε νόημα. "
Με αστρικούς όρους, οι περισσότεροι λευκοί νάνοι δεν είναι τόσο μεγάλοι. Συνήθως είναι περίπου 0,6 φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο μας. Αλλά το WDJ0551 + 4135 είναι διαφορετικό. Η μάζα του είναι σχεδόν διπλάσια από εκείνη ενός τυπικού λευκού νάνου, σε 1,14 ηλιακές μάζες. Είναι ακόμα εξαιρετικά συμπαγές για ένα αντικείμενο με τόσο μεγάλη μάζα, όπως και άλλοι λευκοί νάνοι. Είναι μόνο τα δύο τρίτα της διαμέτρου της Γης.
Η ταχύτητα του χώρου δεν ταιριάζει με άλλους λευκούς νάνους. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τον όρο «τοπικό πρότυπο ανάπαυσης» για να περιγράψουν τη μέση κίνηση της ύλης στον Γαλαξία μας. Είναι μεταξύ 202–241 km / s. Αλλά το WDJ0551 + 4135 ταξιδεύει στα 129? ± 5? Km? S?1 σε σχέση με το τοπικό επίπεδο ανάπαυσης, πολύ πιο γρήγορα από άλλα πράγματα.
Δεδομένου ότι τα μεγαλύτερα αστέρια ταξιδεύουν γρηγορότερα από τους νέους καθώς και οι δύο περιστρέφονται στον Γαλαξία μας, αυτός ο λευκός νάνος πρέπει να μεγαλώσει. Στην πραγματικότητα, η υψηλή ταχύτητά του σημαίνει ότι είναι ταχύτερη από το 99% άλλων λευκών νάνων στον γαλαξία. Στη μελέτη τους οι συγγραφείς λένε «Βρήκαμε ότι αυτή η ταχύτητα ήταν στο 99ο εκατοστημόριο της τρισδιάστατης (3D) κατανομής ταχύτητας των κοντινών λευκών νάνων με παρόμοια απόλυτα μεγέθη. Επειδή η αστρική διασπορά ταχύτητας αυξάνεται με την ηλικία του συστήματος, η γρήγορη κινηματική του WD J0551 + 4135 μπορεί να σημαίνει μια ηλικία συστήματος πολύ μεγαλύτερη από την υπονοούμενη απλώς από την ψύξη του λευκού νάνου. "
Και τα τρία χαρακτηριστικά το ξεχωρίζουν από άλλους λευκούς νάνους: την ταχύτητα / ηλικία, τη μάζα του και τον ορατό άνθρακα.
«Ο μόνος τρόπος για να το εξηγήσεις είναι εάν σχηματίστηκε μέσω συγχώνευσης δύο λευκών νάνων».
LEAD AUTHOR MARK ΟΛΛΑΝΔΙΑ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ WARWICK.
«Έχουμε μια σύνθεση που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε μέσω της φυσιολογικής αστρικής εξέλιξης, μιας μάζας διπλάσια του μέσου όρου για έναν λευκό νάνο και μια κινηματική ηλικία μεγαλύτερη από αυτήν που συνάγεται από την ψύξη», δήλωσε ο Hollands. "Είμαστε αρκετά σίγουροι για το πώς ένα αστέρι σχηματίζει έναν λευκό νάνο και δεν πρέπει να το κάνει αυτό. Ο μόνος τρόπος που μπορείτε να το εξηγήσετε είναι εάν σχηματίστηκε μέσω συγχώνευσης δύο λευκών νάνων. "
Ο συγχωνευμένος νάνος είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα δισεκατομμυρίων ετών αστρικής εξέλιξης σε ένα σύστημα δυαδικών αστεριών. Ένα από τα αστέρια φτάνει στη φάση του κόκκινου γίγαντα πριν από τον σύντροφό του και επεκτείνεται, τυλίγοντας τον συνεργάτη. Καθώς το πρώτο αστέρι συρρικνώνεται, η τροχιά μεταξύ των δύο πλησιάζει. Στη συνέχεια, το δεύτερο αστέρι περνά από την κόκκινη γιγαντιαία φάση του, επεκτείνοντας και τυλίγοντας το άλλο.
Χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τελικά η εκπομπή κύματος βαρύτητας κάνει τη τροχιά να συρρικνώνεται ακόμη περισσότερο. Το τέλος είναι ορατό ή ο γάμος ίσως και όταν η τροχιά συρρικνωθεί αρκετά, τα αστέρια συγχωνεύθηκαν σε ένα.
"Δεν υπάρχουν τόσοι λευκοί νάνοι τόσο τεράστιοι, αν και υπάρχουν περισσότερα από όσα θα περίμενε κανείς να δούμε, κάτι που σημαίνει ότι μερικά από αυτά πιθανότατα σχηματίστηκαν από συγχωνεύσεις."
LEAD AUTHOR MARK ΟΛΛΑΝΔΙΑ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ WARWICK.
Οι αστρονόμοι έχουν προβλέψει την ύπαρξη συγχωνευμένων λευκών νάνων, αλλά αυτό εξακολουθεί να σπάει τις προσδοκίες. Προβλέπουν ότι οι συγχωνεύσεις πρέπει να είναι μεταξύ δύο διαφορετικών λευκών νάνων. Αλλά το WDJ0551 + 4135 φαίνεται να αποτελεί συγχώνευση μεταξύ νάνων παρόμοιου μεγέθους.
Υπάρχει ένα ανώτερο όριο μάζας στους λευκούς νάνους, ακόμη και για ένα ζευγάρι που έχει συγχωνευτεί. Εάν το προκύπτον αστρικό αντικείμενο είναι αρκετά ογκώδες, θα εκραγεί ως θερμική σουπερνόβα. Οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι το όριο είναι περίπου 1,4 ηλιακές μάζες, αλλά δεν είναι σίγουροι. Είναι πιθανό τα αντικείμενα να εκραγούν ως σουπερνόβα σε λιγότερες από 1,4 ηλιακές μάζες. Σε 1,14 ηλιακές μάζες, αυτός ο λευκός νάνος βοηθά τους αστροφυσικούς να κατανοήσουν το ανώτερο όριο μάζας.
Οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν την ηλικία ενός λευκού νάνου εξετάζοντας τη θερμοκρασία του. Οι λευκοί νάνοι δεν δημιουργούν θερμότητα επειδή δεν υπάρχει πλέον σύντηξη. Μοιάζουν περισσότερο με τα κάρβουνα από τα αστέρια και παρακολουθώντας την ψύξη του αστέρα, μπορούν να καθορίσουν την ηλικία του. Αλλά όταν συγχωνεύονται δύο λευκοί νάνοι, ξεκινά η διαδικασία ψύξης.
Δεν υπάρχει ακριβής τρόπος για να προσδιορίσετε αυτήν την ηλικία και οι δύο λευκοί νάνοι μπορεί να ήταν λευκοί νάνοι για δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τη συγχώνευση. Ωστόσο, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ίδια η συγχώνευση πραγματοποιήθηκε περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Οι επιστήμονες έχουν βρει ποτέ μερικούς συγχωνευμένους λευκούς νάνους. Αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος εντοπίστηκε μέσω της σύνθεσής του.
"Δεν υπάρχουν τόσοι λευκοί νάνοι τόσο τεράστιοι, αν και υπάρχουν περισσότερα από όσα θα περίμενε κανείς να δούμε, κάτι που σημαίνει ότι μερικά από αυτά πιθανότατα σχηματίστηκαν από συγχωνεύσεις", δήλωσε ο Hollands.
«Στο μέλλον μπορεί να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε μια τεχνική που ονομάζεται αστεροσεολογία για να μάθουμε για τη βασική σύνθεση του λευκού νάνου από τους αστρικούς παλμούς του, η οποία θα ήταν μια ανεξάρτητη μέθοδος που θα επιβεβαιώνει αυτό το αστέρι που σχηματίζεται από μια συγχώνευση».
«Ίσως η πιο συναρπαστική πτυχή αυτού του αστεριού είναι ότι πρέπει να είχε σχεδόν αποτύχει να εκραγεί ως σουπερνόβα - αυτές οι γιγαντιαίες εκρήξεις είναι πραγματικά σημαντικές για τη χαρτογράφηση της δομής του Σύμπαντος, καθώς μπορούν να ανιχνευθούν σε πολύ μεγάλες αποστάσεις», είπε. Ολλανδοί. «Ωστόσο, παραμένει μεγάλη αβεβαιότητα σχετικά με το είδος των αστρικών συστημάτων που φτάνουν στη σκηνή των σουπερνόβα. Παράξενο όσο ακούγεται, η μέτρηση των ιδιοτήτων αυτού του «αποτυχημένου» σουπερνόβα και των μελλοντικών όμοιων όψεων, μας λέει πολλά για τα μονοπάτια προς τον θερμοπυρηνικό εαυτό αφανισμό ».
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Δύο αστέρια συγχωνεύτηκαν για να σχηματίσουν τεράστιο λευκό νάνο
- Μελέτη: Ένας εξαιρετικά τεράστιος λευκός νάνος με μικτή ατμόσφαιρα υδρογόνου-άνθρακα ως πιθανό υπόλειμμα συγχώνευσης
- Space Magazine: Το παράξενο αστέρι θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα δύο συγχώνευσης λευκών νάνων
