Astronomer har funnet en hvit dverg som en gang var to hvite dverger. Stjerneparet slo seg sammen til en for cirka 1,3 milliarder år siden. Den resulterende stjernen, kalt WDJ0551 + 4135, er omtrent 150 lysår unna.
En hvit dverg er endetilstanden til stjerner som vår sol. Når de har konsumert kjernefysisk drivstoff, bortviser de det ytre materialet. Det som er igjen er en ubeskrivelig tett samling av materie, uten fusjon som foregår. Det er lysstyrke fra den lagrede termiske energien.
"Denne stjernen skilte seg ut som noe vi aldri hadde sett før."
Hovedforfatter Mark Hollands, University of Warwick.
Denne hvite dvergen er annerledes enn andre. Normalt inneholder en hvit dvergs atmosfære ikke mye karbon. Men WDJ0551 + 4135 har en atmosfære med høye nivåer av karbon. Det er også mye mer massivt enn en typisk hvit dverg.
Begge disse egenskapene skilte seg ut for astronomene bak en ny studie som kunngjorde funnet. Ledende forsker av studien er Dr. Mark Hollands, fra Institutt for fysikk ved University of Warwick. Studien har tittelen "En ultramassiv hvit dverg med en blandet hydrogen-karbonatmosfære som en sannsynlig fusjonsrest." Den er utgitt i 2. mars utgave av Nature Astronomy.
Før en stjerne blir en hvit dverg, går den gjennom en rød gigantisk fase. Hvis den røde giganten ikke har nok masse til å smelte sammen karbon, vil karbon og oksygen samles i en masse i stjernens sentrum. Når stjernen kaster ut de ytre lagene, etterlater den seg etter hvert bare en rest, den hvite dvergen. De fleste dverger er hovedsakelig sammensatt av det karbon og oksygen, selv om det er andre typer.
Men normalt er ikke det karbonet synlig. Et tykt lag helium blokkerer det vanligvis. I studien deres brukte teamet William Herschel-teleskopet for å undersøke den hvite dvergen spektroskopisk. Det viste at atmosfæren hadde et uvanlig høyt karboninnhold, noe som ikke burde være mulig.
“Denne stjernen skilte seg ut som noe vi aldri hadde sett før. Du kan forvente å se et ytre lag med hydrogen, noen ganger blandet med helium, eller bare en blanding av helium og karbon, sier hovedforfatter Hollands i en pressemelding. "Du forventer ikke å se denne kombinasjonen av hydrogen og karbon samtidig som det bør være et tykt lag helium i mellom som forbyr det. Da vi så på det, ga det ingen mening. "
I stjernetegn er de fleste hvite dverger ikke så massive. De er vanligvis omtrent 0,6 ganger så store som vår sol. Men WDJ0551 + 4135 er annerledes. Massen er nesten dobbelt så stor som en typisk hvit dverg, med 1,14 solmasser. Det er fremdeles ekstremt kompakt for et objekt med så mye masse, akkurat som andre hvite dverger. Det er bare omtrent to tredjedeler av jordens diameter.
Dets hastighet gjennom rommet stemmer heller ikke overens med andre hvite dverger. Astronomer bruker begrepet "lokal standard for hvile" for å beskrive den midlere bevegelsen av materie i Melkeveien. Det er mellom 202–241 km / s. Men WDJ0551 + 4135 reiser ved 129 ± 5? Km? S?1 relativt til den lokale hvilestandarden, mye raskere enn andre saker.
Siden eldre stjerner reiser raskere enn unge når de begge går i Melkeveien, må denne hvite dvergen eldre. Faktisk betyr den høye hastigheten at den er raskere enn 99% av andre hvite dverger i galaksen. I studien sier forfatterne: "Vi fant at hastigheten var på 99. prosentilen til den tredimensjonale (3D) hastighetsfordelingen av hvite dverger i nærheten med samme absolutte størrelser. Fordi spredning av stjernens hastighet øker med systemalderen, kan den raske kinematikken til WD J0551 + 4135 bety en systemalder som er mye eldre enn antydet ganske enkelt fra den hvite dvergkjøling. "
Alle tre kjennetegn skiller den fra andre hvite dverger: dens hastighet / alder, dens masse og det synlige karbonet.
"Den eneste måten du kan forklare det på, er hvis det ble dannet gjennom en sammenslåing av to hvite dverger."
LEDENDE FORFATTER MARK HOLLANDS, UNIVERSITY OF WARWICK.
"Vi har en sammensetning som vi ikke kan forklare gjennom normal stellarutvikling, en masse dobbelt så høy som gjennomsnittet for en hvit dverg, og en kinematisk alder eldre enn den som ble utledet fra avkjøling," sa Hollands. "Vi er ganske sikre på hvordan en stjerne danner en hvit dverg, og den burde ikke gjøre dette. Den eneste måten du kan forklare det er hvis den ble dannet gjennom en sammenslåing av to hvite dverger. ”
Den sammenslåtte dvergen er sannsynligvis utfallet av milliarder av år med stjerneutvikling i et binært stjernesystem. En av stjernene når sin røde kjempefase før partneren, og utvider seg og omslutter partneren. Når den første stjernen deretter krymper, trekker bane mellom de to seg nærmere. Så går den andre stjernen gjennom sin røde kjempefase, utvider og omslutter den andre.
Det tar milliarder av år, men etter hvert får gravitasjonsbølgeutslippet at bane krymper seg enda mer. Slutten er i sikte, eller ekteskapet kanskje, og når bane krymper tilstrekkelig, fusjonerte stjernene til en.
"Det er ikke så mange hvite dverger som er enorme, selv om det er flere enn du kan forvente å se, noe som innebærer at noen av dem sannsynligvis ble dannet av fusjoner."
LEDENDE FORFATTER MARK HOLLANDS, UNIVERSITY OF WARWICK.
Astronomer har spådd eksistensen av sammenslåtte hvite dverger, men denne bryter fortsatt forventningene. De spår at sammenslåing skal være mellom to hvite dverger av forskjellig størrelse. Men WDJ0551 + 4135 ser ut til å være en fusjon mellom dverger av lignende størrelse.
Det er en øvre massegrense for hvite dverger, selv for et par som har slått seg sammen. Hvis den resulterende stjernelige gjenstanden er tilstrekkelig massiv, vil den eksplodere som en termisk løps supernova. Astrofysikere tror grensen handler om 1,4 solmasser, men de er ikke sikre. Det er mulig at objekter kan eksplodere som supernovaer ved mindre enn 1,4 solmasser. Ved 1,14 solmasser hjelper denne hvite dvergen astrofysikere til å forstå den øvre massegrensen.
Forskere kan forstå en hvit dvergs alder ved å se på temperaturen. Hvite dverger genererer ikke varme fordi det ikke er fusjon lenger. De er mer som glør enn stjerner, og ved å overvåke stjernens avkjøling, kan de bestemme alderen. Men når to hvite dverger smelter sammen, starter kjøleprosessen på nytt.
Det er ingen presis måte å bestemme denne alderen på, og de to hvite dvergene kan ha vært hvite dverger i milliarder av år før de fusjonerte. Fortsatt tror forskerne at fusjonen i seg selv fant sted for rundt 1,3 milliarder år siden.
Forskere har bare noen gang funnet noen få sammenslåtte hvite dverger før. Men dette er første gang man blir identifisert gjennom sammensetningen.
"Det er ikke så mange hvite dverger som er enorme, selv om det er flere enn du kan forvente å se, noe som innebærer at noen av dem sannsynligvis ble dannet av fusjoner," sa Hollands.
"I fremtiden kan det hende at vi kan bruke en teknikk som kalles asteroseismologi for å lære om den hvite dvergs kjernesammensetning fra stjernens pulsasjoner, som vil være en uavhengig metode som bekrefter denne stjernen dannet av en fusjon."
"Det mest spennende aspektet ved denne stjernen er kanskje at den omtrent må ha mislyktes i å eksplodere som en supernova - disse gargantuanske eksplosjonene er virkelig viktige for å kartlegge strukturen til universet, siden de kan oppdages til veldig store avstander," sa Hollands. ”Det er imidlertid fortsatt stor usikkerhet rundt hva slags stjernesystemer som kommer til supernova-scenen. Merkelig som det kan høres, og måle egenskapene til denne 'mislykkede' supernovaen og fremtidige utseende, forteller oss mye om veiene til termonukleær selvutslettelse. "
Mer:
- Pressemelding: To stjerner fusjonerte for å danne massiv hvit dverg
- Studie: En ultramassiv hvit dverg med en blandet hydrogen-karbonatmosfære som en sannsynlig fusjonsrest
- Space Magazine: Bizarre Star kan være et resultat av to hvite dverger som fusjonerer sammen
