Около 97% от всички звезди в нашата Вселена са предопределени да сложат край на живота си като бели джуджета, което представлява последния етап в тяхната еволюция. Подобно на неутронните звезди, белите джуджета се образуват, след като звездите са изчерпали ядреното си гориво и претърпяват гравитационен колапс, отхвърляйки външните си слоеве, за да се превърнат в суперкомпактни звездни остатъци. Това ще бъде съдбата на нашето Слънце след милиарди години, което ще набъбне, за да се превърне в червен гигант, преди да загуби външните си слоеве.
За разлика от неутронните звезди, които са резултат от по-масивни звезди, белите джуджета някога са били около осем пъти по-голяма от масата на нашето Слънце или по-лека. За учените плътността и гравитационната сила на тези обекти са възможност за изучаване на законите на физиката при някои от най-екстремните условия, които можете да си представите. Според ново изследване водени от изследователи от Caltech, е открит един такъв обект, който е едновременно най-малкото и най-масивното бяло джудже, виждано някога.
Проучването, което описва констатациите на изследователския екип, се появи в 1 юлиулпроблем на научното списаниеприродата.Изследването беше ръководено от Илария Каяцо , Шърман Феърчайлд постдокторант научен сътрудник по теоретична астрофизика в Калтех и включваше колеги от Калтек, Университет на Британска Колумбия (UBC), UC Santa Cruz и Научен институт Вайцман в Реховот, Израел.
Впечатление на художника от бяло джудже ZTF J1901+1458 над Луната в това художествено изображение; в действителност бялото джудже се намира на 130 светлинни години от нас в съзвездието Акила. Кредит: Джузепе Паризи
Това бяло джудже, известно като ZTF J190132.9+145808.7 (известно още като ZTF J1901+1458), се намира на около 130 светлинни години от Земята и се оценява на 1,35 пъти по-масивно от нашето Слънце. Въпреки това, това бяло джудже има звезден радиус от около 1810 km (1125 мили) – малко по-голям от Луната (1737,4 km; 1080 мили) – което го прави най-малкотоинай-масивното бяло джудже, наблюдавано някога. Както Каяцо обясни в скорошно изявление за пресата от обсерваторията W.M Keck:
„Може да изглежда противоинтуитивно, но по-малките бели джуджета са по-масивни. Това се дължи на факта, че белите джуджета нямат ядрено изгаряне, което поддържа нормалните звезди срещу собствената им гравитация, а размерът им вместо това се регулира от квантовата механика.
Това бяло джудже също има изключително магнитно поле, вариращо от 600 до 900 MegaGauss (MG) по цялата си повърхност или приблизително 1 милиард пъти по-силно от нашето Слънце. Това магнитно поле има един от най-бързите периоди на въртене, наблюдавани някога в изолирано бяло джудже, което се върти около оста на звездата веднъж на всеки 6,94 минути. Нещо повече, изследването на това бяло джудже вече предлага на астрономите представа за това как двоичните системи завършват живота си.
Това любопитно бяло джудже първоначално е открито от Кевин Бърдж, постдокторант в Калтех и съавтор на скорошното изследване. Въз основа на изображения на цялото небе, направени от Преходно съоръжение в Цвики (ZTF) в обсерваторията Palomar на Калтех, комбинирано с данни, получени от ESAОбсерватория Гея, стана ясно, че бялото джудже също е много масивно и има бързо въртене.
Художествено представяне на бяло джудже от повърхността на орбитираща екзопланета. Кредит на изображението: Университет Мадън/Корнел
Допълнителни характеристики бяха направени с помощта на 200-инчов телескоп Хейл в Паломар, Обсерватория W. M. Keck , на Телескоп за панорамно наблюдение и система за бързо реагиране (PanSTARRS), ЕКА Обсерватория Гея и НАСА Обсерватория Нийл Герелс Суифт . Докато спектрите, получени от Keck's Спектрометър за изображения с ниска разделителна способност (LRIS) разкри признаци на мощно магнитно поле, ултравиолетовите данни от Swift помогнаха за ограничаване на размера и масата на бялото джудже.
Между силното си магнитно поле и седемминутната скорост на въртене, Caiazza и нейните колеги започнаха да мислят, че ZTF J1901+1458 е резултат от две по-малки бели джуджета, които се сливат в едно. Приблизително 50% от звездите в наблюдаваната Вселена са двоични системи, състоящи се от два звездни спътника, които обикалят една около друга. Ако тези звезди са по-малко от осем слънчеви маси всяка, те ще се превърнат в бели джуджета, които в крайна сметка се сливат, за да образуват по-масивен вариант.
Този процес засилва магнитното поле на полученото бяло джудже и ускорява въртенето му в сравнение с това на неговите предшественици. Това също би обяснило как ZTF J1901+1458 успява да концентрира такава значителна маса в обем малко по-голям от този на Луната. Освен това, каза Каяцо, те теоретизират, че остатъкът може да бъде достатъчно масивен, за да се превърне в неутронна звезда в някакъв момент:
„Уловихме този много интересен обект, който не беше достатъчно масивен, за да експлодира. Ние наистина изследваме колко масивно може да бъде бялото джудже. Това е силно спекулативно, но е възможно бялото джудже да е достатъчно масивно, за да колапсира допълнително в неутронна звезда. То е толкова масивно и плътно, че в ядрото си електроните се улавят от протони в ядрата, за да образуват неутрони. Тъй като налягането от електроните се противопоставя на силата на гравитацията, запазвайки звездата непокътната, ядрото се срива, когато се отстранят достатъчно голям брой електрони.
Ако тяхната хипотеза е вярна, това може да означава, че значителна част от другите неутронни звезди в нашата галактика не са започнали живота си като масивни звезди, а вместо това са еволюирали от по-малки двоични звезди. Непосредствената близост на новооткрития обект до Земята (~130 светлинни години) и фактът, че е сравнително млад (на възраст около 100 милиона години) са индикации, че подобни обекти могат да бъдат често срещани в нашата галактика.
В бъдеще Caiazzo и нейните колеги се надяват да използват ZTF, за да намерят още бели джуджета като ZTF J1901+1458, както и повече като цяло. С преброяване на белите джуджета учените ще могат да изучават населението като цяло и да определят колко са резултат от масивни звезди, преживели свръхнова, и колко са резултат от сливане на двоични спътници в края на живота им.
„Има толкова много въпроси, които трябва да се отговори, като например каква е скоростта на сливане на бели джуджета в галактиката и достатъчно ли е, за да се обясни броят на свръхновите от тип Ia?“ тя каза. „Как се генерира магнитно поле при тези мощни събития и защо има такова разнообразие в силата на магнитното поле сред белите джуджета? Намирането на голяма популация от бели джуджета, родени от сливания, ще ни помогне да отговорим на всички тези въпроси и още.
Допълнителна информация: W.M. Обсерватория Кек , природата
