Две звезды объединились в массивный белый карлик
AstroNews.ru - 02 Марта 2020 21:43:33
Массивная карликовая звезда с причудливо богатой углеродом атмосферой могла быть двумя белыми карликами, слившимися вместе согласно исследованию международной команды астрономов во главе с Университетом Уорик, и она только чудом избежала разрушения.
Ученые обнаружили необычный сверхмассивный белый карлик примерно в 150 световых годах от нас с атмосферным составом, никогда не виденным ранее. Объединенный белый карлик был идентифицирован, благодаря его атмосферному составу в качестве ключа.
Открытие, опубликованное сегодня (2 марта) в журнале Nature Astronomy, может поднять новые вопросы об эволюции массивных белых карликов и о количестве сверхновых в нашей галактике.
Эта звезда, названная WDJ0551+4135, была идентифицирована в ходе изучения данных, полученных с помощью телескопа Gaia Европейского космического агентства. Астрономы продолжили спектроскопию, сделанную с помощью телескопа Уильяма Гершеля, сосредоточившись на тех белых карликах, которые были идентифицированы как особенно массивные. Эта миссия стала возможной благодаря миссии Gaia. Разбивая излучаемый звездой свет, астрономы смогли определить химический состав ее атмосферы и обнаружили, что в ней присутствует необычно высокий уровень углерода.
Ведущий автор исследования доктор Марк Холландс из Физического факультета университета Уорика сказал: "Эта звезда выделялась среди всего того, что мы раньше видели. Вы можете ожидать увидеть внешний слой водорода, иногда смешанный с гелием, или просто смесь гелия и углерода. Вы не ожидаете увидеть такое сочетание водорода и углерода одновременно, поскольку между ними должен быть толстый слой гелия."
Чтобы решить головоломку, астрономы решили раскрыть истинное происхождение звезды.
Белые карлики - это остатки звезд, подобных нашему Солнцу, которые сожгли все свое топливо и сбросили внешние слои. Большинство из них относительно легкие, примерно 0,6 массы нашего Солнца, но этот карлик весит 1,14 солнечных масс, почти в два раза больше средней массы. Несмотря на то, что он тяжелее нашего Солнца, он сжат в две трети диаметра Земли.
Возраст белого карлика также является ключом к разгадке. Более старые звезды вращаются вокруг Млечного Пути быстрее, чем более молодые, а этот объект движется быстрее, чем 99% других соседних белых карликов с тем же самым возрастом охлаждения, предполагая, что эта звезда старше, чем она выглядит.
Доктор Холландс добавляет: "У нас есть состав, который мы не можем объяснить с помощью нормальной звездной эволюции, масса в два раза больше средней для белого карлика, и кинематический возраст старше, чем тот, который мы ожидали. Мы вполне уверены в том, как это одна звезда, а этого не должно быть. Вы можете объяснить это только тем, что он образовался в результате слияния двух белых карликов."
Теория состоит в том, что когда одна звезда в двойной системе расширяется в конце своей жизни, она захватывает своего партнера, приближая свою орбиту по мере того, как первая звезда сжимается. В течение миллиардов лет излучение гравитационных волн будет сжимать орбиту еще больше, до такой степени, что звезды сольются вместе.
Хотя было предсказано, что слияние белых карликов возможно, но это было бы удивительной находкой. Большинство слияний в нашей галактике будет происходить между звездами с разными массами, в то время как это слияние, по-видимому, происходит между двумя звездами одинакового размера. Существует также предел тому, насколько большим может быть полученный белый карлик: считается, что при массе более 1,4 массы Солнца он взорвется в сверхновой, хотя возможно, что эти взрывы могут произойти при несколько меньших массах. Исходя из этого эта звезда демонстрирует то, насколько массивным может стать белый карлик и все еще «выжить».
Поскольку процесс слияния возобновляет охлаждение звезды, трудно определить, сколько ей лет. Белый карлик, вероятно, слился около 1,3 миллиарда лет назад, но два первоначальных белых карлика, возможно, существовали в течение многих миллиардов лет до этого.
Это один из немногих слившихся белых карликов, которые были идентифицированы до сих пор, и единственный по своему составу.
Доктор Холландс добавляет: "Таких массивных белых карликов не так уж много, хотя их гораздо больше, чем вы ожидаете увидеть, что предполагает, что некоторые из них, вероятно, образовались в результате слияния.
В будущем мы сможем использовать метод, называемый астеросейсмологией, чтобы узнать о составе ядра белого карлика по его звездным пульсациям, что будет независимым методом, подтверждающим, что эта звезда образовалась в результате слияния.
Может быть, самым волнующим аспектом этой звезды является то, что она, должно быть, почти не взорвалась как сверхновая - эти гигантские взрывы действительно важны для картирования структуры Вселенной, поскольку их можно обнаружить на очень больших расстояниях. Однако остается много неясного относительно того, как и какие звездные системы достигают стадии сверхновой. Как бы странно это ни звучало, измерение свойств этой "неудавшейся" сверхновой и ее будущих двойников многое говорит нам о путях термоядерного самоуничтожения.