Et kunstners inntrykk av to hvite dverger i ferd med å slå seg sammen.
(Bilde: © University of Warwick / Mark Garlick)
En kjempe hvit dverg stjerne kan være avkom etter en kollisjon mellom to andre hvite dverger, finner en ny studie.
Det nye funnet antyder at andre ultramassive hvite dverger med lignende opprinnelse kunne eksistere; dette kan bidra til å belyse hvor massiv en hvit dverg må være for å eksplodere i supernova, sa forskerne bak den nye forskningen.
Hvite dverger er de svake, falmende, jordstørrede kjernene av døde stjerner som blir etterlatt etter at stjernene i gjennomsnittstørrelse har brukt opp drivstoffet sitt og kastet det ytre lag. Solen vår vil en dag bli en hvit dverg, og det vil mer enn 90% av stjernene i galaksen vår.
Forskere studerte en hvit dverg kjent som WDJ0551 + 4135, som ligger omtrent 150 lysår fra Jorden. Nyere funn fra European Space Agency's Gaia-teleskop antydet at dette objektet kan være en usedvanlig massiv hvit dverg. For å lære mer om denne uvanlige døde stjernen, analyserte forskerne den ved hjelp av data fra William Herschel-teleskopet på Kanariøyene.
Ved å undersøke spekteret av farger i lys som sendes ut av den hvite dvergen, kunne astronomene identifisere kjemikaliene i stjernen. Uventet fant forskerne et høyt nivå av karbon i objektets atmosfære, som forskere aldri før hadde sett i hvite dverger.
"En hvit dverg har en indre struktur som en løk, i og med at den er i lag," sa hovedforfatter Mark Hollands, en astrofysiker ved University of Warwick i England, til Space.com. "I kjernen av den hvite dvergen er mesteparten av massen laget av karbon og oksygen, og da har du vanligvis et lag helium på toppen av det, og deretter et lag med hydrogen. Så når du peker et teleskop mot et hvitt dverg, du ser bare de ytre lagene. "
Den strukturen betyr at forskere studerer hvite dverger ser vanligvis bare hydrogen eller bare helium, eller kanskje en blanding av helium og karbon. Men det er ikke det Hollands og kollegene så på denne hvite dvergen.
"Du forventer aldri å se hydrogen og karbon blandet sammen i en hvit dverg - det skal være et lag helium som holder dem adskilt," sa Hollands. "Det var virkelig rart og veldig overraskende og reiste det store spørsmålet om hvordan det kunne ha skjedd."
Hollands og kollegene sa at de har en løsning på dette puslespillet: Den underlige strukturen oppstod da to andre hvite dverger smadret sammen og innendørene deres blandet seg, skrev forskerne. Men den nye massive hvite dvergen var ikke så stor nok til å utløse en supernova, og etterlater den merkelig store stjernen intakt.
For forskerne var en viktig ledetråd til dette mysteriet massen til denne hvite dvergen. De fleste hvite dverger er omtrent 0,6 ganger solens masse, men WDJ0551 + 4135 er nesten det dobbelte av den gjennomsnittlige massen av hvite dverger, med 1,14 solmasser, alt sammen komprimert til et rom bare to tredjedeler av jordas diameter.
En annen ledetråd er denne hvite dvergens tilsynelatende alder. Eldre hvite dverger er vanligvis kjøligere og går i bane rundt sentrum Melkeveien raskere enn sine yngre kolleger, fordi de har mistet mer varme over tid og har opplevd mer gravitasjonsinteraksjoner med andre stjerner som fremskynder dem. Imidlertid beveger WDJ0551 + 4135 seg raskere enn 99% av andre hvite dverger i nærheten som har omtrent samme temperatur, noe som antyder at en av disse to aldersmålingene var skjev.
Forskerne visste at WDJ0551 + 4135 hadde en merkelig sammensetning, en masse dobbelt så stor som den gjennomsnittlige hvite dvergen og en alder som virket relativt ung hvis man så på stjernens hete, men relativt gammel hvis man så på bevegelsene. Astronomene innså at en hendelse kan forklare alle disse mysteriene: WDJ0551 + 4135 dannet da to hvite dverger kolliderte, oppvarmet den resulterende hvite dvergen og startet på nytt sin kjøleprosess.
"Selv om det er mange bevis for at slike fusjoner oppstår, inkludert eksempler i fjerne galakser, er det ganske vanskelig å plukke ut en hvit dverg og si at denne her er fra en fusjon," sa Hollands. "Dette er bare ett av en håndfull tilfeller der det har vært mulig å gjøre det, og det eneste som er identifisert gjennom sammensetningen."
Forskerne sa at fusjonen skjedde for rundt 1,3 milliarder år siden. Men den hendelsen tilbakestilte kjølingstiden WDJ0551 + 4135, noe som gjorde det vanskelig å bestemme alderen til de to opprinnelige hvite dvergene, som kunne ha vært mange milliarder år gamle.
Det er få hvite dverger så massiv som WDJ0551 + 4135, men det er flere slike massive hvite dverger enn dagens modeller av hvit dvergformasjon kan forutsi, sa Hollands, og antydet at noen av disse kan ha dannet seg gjennom fusjoner. Forskerne sa de er spesielt begeistret for innsikten denne hvite dvergen og andre som den kan gi på grenselinjen mellom massiv hvit dverg og supernova.
Astronomene kunne også lære mer om innerdene til WDJ0551 + 4135 ved å undersøke de subtile pulsasjonene i lysstyrke forårsaket av bølger som reiser gjennom stjernens indre, sa Hollands. Hvis forskere kan oppdage flere bølger med forskjellige frekvenser som reiser gjennom denne hvite dvergen, kan de lære mer om stjernens indre struktur. "Det kan gi uavhengige innsikter om denne stjernen dannet seg fra en fusjon," sa Hollands.
Forskerne detaljerte funnene deres online mandag (2. mars) i tidsskriftet Nature Astronomy.
- Kjenn novene dine: Stjerneksplosjoner forklart (infografisk)
- Galleri: Døende stjerner konsumerer klippe fremmede planeter
- Svart dvergstjerner: Den (teoretiske) slutten av stjernevolusjonen
