En kunstners bilde av en hvit dverg som passerer foran en rød dvergstjerne. Når den hvite dvergen passerer foran sin større følgesvenn, bøyer den og forstørrer lyset fra bakgrunnsstjernen.
(Bilde: © NASA / JPL-Caltech)
Forskere har oppdaget en utrolig rar, 'umulig' hvit dvergstjerne i en oppdagelse som antyder at disse objektene er enda mer vanlige enn mistenkt - eller at noe enda fremmed skjer.
Hvite dverger er stjernekjerner etterlatt av stjerner som solen vår. Når disse stjernene går tom for drivstoff, kaster de sine ytre lag og etterlater seg en kjerne som kjøles ned over milliarder av år. Massen til den hvite dvergen er basert på den fra den opprinnelige stjernen, som igjen gjenspeiler alderen.
Disse forholdene betyr at forskere kan bruke massen til en hvit dverg for å beregne alderen. Og det siste tiåret har astronomer oppdaget rundt 100 hvite dverger med masser så lave at de ser ut til å være eldre enn 14,8 milliarder år gammelt univers.
Så langt har astronomer adressert det conundrum ved å merke seg at nesten alle disse objektene oppstå med en ledsagerstjerne som kan sile fra noe av den hvite dvergens masse, slik at den ser ut til å være eldre enn den faktisk er. Men en veldig liten håndfull av disse ekstremt lave massene hvite dverger har ingen følgesvenner å skylde på for deres endring i masse, noe som reiser spørsmålet om hvordan disse gjenstandene kan eksistere.
I ny forskning beskriver forskere å finne en ekstrem lavmasse hvit dverg som har en følgesvenn, men den stjernen er fjern nok til at den ikke skal være i stand til å stjele den hvite dvergens masse. Fordi oddsen for å oppdage et slikt par med instrumentet forskerne brukte er så lave, kan oppdagelsen bety at 'umulige' hvite dverger er langt vanligere enn tidligere antatt.
"Dette funnet antyder at det mangler noe i vår nåværende forståelse av dannelse av hvit dverg med lav masse og / eller binære interaksjoner," sa Kento Masuda, hovedforfatter i et nytt papir som beskriver forskningen og en astronom ved Princeton University, til Space.com av e-post.
Et hvitt dvergpuslespill
Masuda og kollegene brukte data samlet av NASAs berømte planetjaktinstrument, Kepler-romteleskopet. Forskere har funnet tusenvis av planeter og eksoplanettkandidater i dataene Kepler samlet over det ni år lange primære og utvidede oppdraget. Instrumentet oppdager planeter som rytmiske dypp i en stjerners lysstyrke. Dimmingen er forårsaket av at planeten glir mellom stjernen og Kepler, kalt en transitt.
Men romteleskopet har også produsert et vell av astronomiske funn. I fjor la Masuda og kollegene merke til at G-type-stjernen KIC 8145411 lyste regelmessig, en uvanlig reversering av transitt-situasjoner. Hvis et par kretsende stjerner stiller opp med Jorden, vil lyset deres endre seg når den ene stjernen passerer foran den andre. Vanligvis dimmes lyset, fordi det totale lyset fra systemet reduseres mens en stjerne forsvinner på baksiden.
Imidlertid, hvis en av stjernene er kompakte nok, som en hvit dverg, kan den bøye lyset fra følgesvennstjernen når den passerer foran, fungerer som en linse for å forstørre overflaten til den mindre tette stjernen. Dette fenomenet, kalt selvmikrolensering når det oppstår i et binært, vil føre til lysstyrkeimpulser.
Selvlinsesystemer er blitt spådd i noen tid, men forskere kunne ikke oppdage et slikt par før Kepler kunne studere tusenvis av stjernesystemer samtidig over tid. Det første slike system ble oppdaget i 2014; siden den gang er det funnet ytterligere fire, inkludert KIC 8145411.
Men den virkelige overraskelsen kom da Masuda og kollegene snudde Subaru-teleskopet på Hawaii og det 1,5 meter lange teleskopet ved Fred Lawrence Whipple Observatory i Arizona på det nyvunne systemet.
Oppfølgingsobservasjonene deres avslørte at den hvite dvergen var omtrent en femtedel av solen vår, godt innenfor klassen ekstremt lavmasse hvite dverger. Men til forskernes overraskelse, gikk følgesstjernen i bane for langt fra den hvite dvergen til å ha vært i stand til å filke sin masse. Noe annet må være ansvarlig for en så lav tilsynelatende alder for den hvite dvergen, konkluderte forskerne.
Den store vrien
Det er mulig, la de til, at den hvite dvergen tross alt ikke er en hvit dverg. Forskerne klarte bare å bestemme objektets masse og at den er relativt liten; teamet har ikke et fast størrelsesestimat. Den usikkerheten betyr at objektet som linser stjernen faktisk kan være en tettere svart hull eller nøytronstjerne som pakker den samme massen på mindre plass. Det er imidlertid to argumenter mot et mer eksotisk opphav for den lille gjenstanden.
For det første er hvite dverger langt vanligere enn verken sorte hull eller nøytronstjerner, noe som gjør dem statistisk sett mer sannsynlig å være den mystiske følgesvennen. Kanskje mer urovekkende har astrofysikere ikke en god forklaring på hvordan en slik lavmasse nøytronstjerne eller svart hull kan danne seg, sa Masuda, og de har heller ikke sett noen bittesmå eksempler, i motsetning til ekstremt hvite dverger med ekstrem lav masse.
"Jeg innrømmer at dette argumentet kanskje ikke var helt overbevisende, gitt at vi ikke har noen god forklaring på hvordan denne hvite dvergen ble dannet uansett," sa han.
Hvis KIC 8145411 går i bane med en hvit dverg, kan det få astronomene til å se på hva vi tror vi vet om hvordan hvite dverger dannes og hvordan de samhandle med ledsagere.
"Enstjernes evolusjon kan ikke forklare en slik [ekstremt lav masse] hvit dverg, så det er antatt at samhandling med en nær binær spiller en viktig rolle," sa Masuda. "Men igjen, dette binære interaksjonsscenariet klarer ikke å forklare den observerte bane til KIC 8145411-systemet, fordi bane ikke er så nær som kreves for at dette scenariet skal fungere. Så noen deler av denne historien må endres - selv om vi ikke Jeg vet ennå ikke hvilken. "
Masuda sa at han og kollegene planlegger å fortsette jakten på små hvite dverger i lignende binærplasser for å lære mer om deres egenskaper.
"Jeg håper de vil hjelpe oss med å løse puslespillet som ble presentert av KIC 8145411-systemet, og føre til [a] mer fullstendig forståelse av hvite dverger i binærplasser," sa Masuda.
Forskningen er beskrevet i et papir publisert 5. august i The Astrophysical Journal Letters.
- Einsteins teori hjelper ID første eksoplaneter utenfor melkeveien
- Gravitasjonsmikrolensering - Hvordan planeter blir funnet ved hjelp av denne teknikken [VIDEO]
- Sola vil slå inn i en gigantisk krystallkule etter at den dør
