Астрономы нашли белого карлика, который когда-то был двумя белыми карликами. Пара звезд слилась в одну около 1,3 миллиарда лет назад. Полученная звезда, названная WDJ0551 + 4135, находится на расстоянии около 150 световых лет.
Белый карлик - это конечное состояние звезд, подобных нашему Солнцу. Как только они потребляют свое ядерное топливо, они изгоняют свой внешний материал. Осталось неописуемо плотное скопление материи без слияния. Его светимость исходит из накопленной тепловой энергии.
«Эта звезда выделялась как нечто, чего мы никогда раньше не видели».
Ведущий автор Марк Холландс, Университет Уорика.
Этот белый карлик отличается от других. Обычно атмосфера белого карлика не содержит много углерода. Но у WDJ0551 + 4135 есть атмосфера с повышенным уровнем углерода. Это также намного массивнее, чем типичный белый карлик.
Обе эти характеристики выделялись астрономам за новым исследованием, объявляющим об открытии. Ведущий исследователь исследования - доктор Марк Холландс с физического факультета Университета Уорика. Исследование называется «Сверхмассивный белый карлик со смешанной водородно-углеродной атмосферой в качестве вероятного остатка слияния». Он опубликован во 2-м марте издания «Астрономия природы».
Прежде чем звезда станет белым карликом, она проходит фазу красного гиганта. Если у красного гиганта недостаточно массы для слияния углерода, тогда углерод и кислород будут накапливаться в массе в центре звезды. Когда звезда теряет свои внешние слои, она в конечном счете оставляет только остаток, белого карлика. Большинство карликов в основном состоят из этого углерода и кислорода, хотя есть и другие типы.
Но обычно этот углерод не виден. Толстый слой гелия обычно блокирует его. В своем исследовании команда использовала телескоп Уильяма Гершеля для спектроскопического исследования белого карлика. Это показало, что в атмосфере было необычно высокое содержание углерода, что не должно быть возможным.
«Эта звезда выделялась как нечто, чего мы никогда раньше не видели. Вы можете ожидать увидеть внешний слой водорода, иногда смешанный с гелием, или просто смесь гелия и углерода », - сказал ведущий автор Холландс в пресс-релизе. «Вы не ожидаете увидеть эту комбинацию водорода и углерода одновременно, так как между ними должен быть толстый слой гелия, который запрещает это. Когда мы смотрели на это, это не имело никакого смысла.
В звездных терминах большинство белых карликов не такие массивные. Они обычно примерно в 0,6 раза массивнее нашего Солнца. Но WDJ0551 + 4135 отличается. Его масса почти вдвое превышает массу типичного белого карлика, при 1,14 солнечных массах. Он по-прежнему чрезвычайно компактен для объекта с такой большой массой, как и другие белые карлики. Это только около двух третей диаметра Земли.
Его скорость в пространстве также не совпадает с другими белыми карликами. Астрономы используют термин «местный стандарт покоя» для описания среднего движения вещества в Млечном Пути. Это между 202–241 км / с. Но WDJ0551 + 4135 едет со скоростью 129 ± 5 км.?1 по сравнению с местным стандартом отдыха, гораздо быстрее, чем другие вопросы.
Поскольку старые звезды движутся быстрее, чем молодые, так как они вращаются вокруг Млечного Пути, этот белый карлик должен быть старше. Фактически, его высокая скорость означает, что он быстрее, чем 99% других белых карликов в галактике. В своем исследовании авторы говорят: «Мы обнаружили, что эта скорость находится на 99-м процентиле трехмерного (3D) распределения скоростей близлежащих белых карликов с аналогичными абсолютными величинами. Поскольку дисперсия звездных скоростей увеличивается с возрастом системы, быстрая кинематика WD J0551 + 4135 может означать, что возраст системы намного старше, чем подразумевается просто от охлаждения белого карлика ».
Все три характеристики отличают его от других белых карликов: его скорость / возраст, его масса и видимый углерод.
«Единственный способ объяснить это, если он образовался в результате слияния двух белых карликов».
ВЕДУЩИЙ АВТОР МАРК ХОЛЛАНДС, УНИВЕРСИТЕТ УОРВИКА.
«У нас есть состав, который мы не можем объяснить с помощью нормальной эволюции звезд, масса, в два раза превышающая среднюю для белого карлика, и кинематический возраст старше, чем это можно судить по охлаждению», - сказал Холландс. «Мы почти уверены, как одна звезда образует одного белого карлика, и она не должна этого делать. Единственный способ объяснить это, если он образовался в результате слияния двух белых карликов ».
Слитый карлик, вероятно, является результатом миллиардов лет звездной эволюции в двойной звездной системе. Одна из звезд достигает фазы красного гиганта раньше своего партнера и расширяется, охватывая партнера. Когда первая звезда затем сжимается, орбита между ними приближается. Затем вторая звезда проходит фазу красного гиганта, расширяясь и окутывая другую.
Это занимает миллиарды лет, но в конечном итоге излучение гравитационной волны заставляет орбиту сжиматься еще больше. Конец близок, или брак может быть, и когда орбита достаточно сжимается, звезды сливаются в одну.
«Не так много белых карликов в этом массиве, хотя есть больше, чем вы ожидаете увидеть, что подразумевает, что некоторые из них, вероятно, были образованы в результате слияний».
ВЕДУЩИЙ АВТОР МАРК ХОЛЛАНДС, УНИВЕРСИТЕТ УОРВИКА.
Астрономы предсказали существование слитых белых карликов, но этот все еще не оправдывает ожиданий. Они предсказывают, что слияния должны быть между двумя белыми карликами разных размеров. Но WDJ0551 + 4135 - это слияние гномов одинакового размера.
Существует верхний предел массы для белых карликов, даже для пары, которая объединилась. Если получившийся звездный объект будет достаточно массивным, он взорвется как тепловая сверхновая. Астрофизики считают, что предел составляет около 1,4 солнечной массы, но они не уверены. Возможно, что объекты могут взорваться как сверхновые с массой менее 1,4 солнечной. На уровне 1,14 солнечной массы этот белый карлик помогает астрофизикам понять верхний предел массы.
Ученые могут понять возраст белого карлика, глядя на его температуру. Белые карлики не выделяют тепла, потому что больше нет слияния. Они больше похожи на тлеющие угли, чем на звезды, и, наблюдая за охлаждением звезды, они могут определить ее возраст. Но когда два белых карлика сливаются, процесс охлаждения начинается заново.
Нет точного способа определить возраст этого человека, и два белых карлика могли быть белыми карликами в течение миллиардов лет до слияния. Тем не менее, исследователи считают, что само слияние произошло около 1,3 миллиарда лет назад.
Ученые только когда-либо находили несколько слитых белых карликов раньше. Но это первый раз, когда его идентифицировали по составу.
«Не так много белых карликов в этом массиве, хотя есть больше, чем вы ожидаете увидеть, что подразумевает, что некоторые из них, вероятно, были образованы в результате слияний», - сказал Холландс.
«В будущем мы сможем использовать технику, называемую астеросейсмологией, для изучения состава ядра белого карлика по его звездным пульсациям, что будет независимым методом, подтверждающим, что эта звезда образовалась в результате слияния».
«Возможно, наиболее захватывающим аспектом этой звезды является то, что она почти не смогла взорваться как сверхновая - эти гигантские взрывы действительно важны при картировании структуры Вселенной, поскольку их можно обнаружить на очень больших расстояниях», - сказал он. Холланд. «Тем не менее, остается большая неопределенность относительно того, какие звездные системы добираются до стадии сверхновой. Как это ни странно звучит, измерение свойств этой «провальной» сверхновой звезды, а также будущих аналогов, многое говорит нам о путях термоядерного самоуничтожения ».
Больше:
- Пресс-релиз: две звезды объединились в массивного белого карлика
- Исследование: сверхмассивный белый карлик со смешанной водородно-углеродной атмосферой как вероятный остаток слияния
- Космический журнал: эксцентричная звезда может быть результатом слияния двух белых гномов
